论自动化生产线.docx
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论自动化生产线
论自动化生产线（BOPA）
一、介绍
自动化生产线是产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线；过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。
这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。
后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器（包括计算机）不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。
随着科技的发展，自动化生产线变得更加智能化了。
如BOPA双向同步拉伸塑料包装膜生产线；自动化的应用极大地提高劳动生产率，减轻了劳动强度，实现了安全生产，保障了产品质量，降低了成本。
所以自动化生产线在当代的作用就及其重要了。
二、自动化生产线的结构
我认为自动化生产线是由以下五部分构成的：
1、设备主体部分 2、检测及传感器部分 3、控制部分 4、执行机构部分 5、动力源部分
三、各部分的作用（以上料，挤出区部分设备为例）
1、设备主体 ：
在自动化设备及生产线中设备主体是被自动化的对象，
也是完成给定工作的主体，是机电一体化技术的载体。
设备主体包括机壳、机架、机械传动部件以及各种连杆机构、凸轮机构、联轴器、离合器等。
结构及性能（以二线为例）：
一）上料系统：
由主机上料部分，辅机上料部分，无热再生干燥机部分，上料动力等部分构成。
A主机上料部分：
由两台容积为50L的C50Z型真空吸料器，分别用于白切片和回收料吸料。
回收料的干燥由DP623Z型干燥除湿机完成。
白切片中间料仓容积为1000L，回收料干燥料仓为2000L，挤出机料斗容积为300L，配有高低料位传感器。
它们的配比采用体积计量方式，回收料通过计量螺杆计量加料，添加比例的调整靠改变加料螺杆的转速实现；白切片靠重力加料，二者自然混合不需搅拌。
B干燥机包括两个带有安全保护的分子筛塔，干燥空气循环风机，分子筛再生风机。
干燥风机功率7.5KW，干燥加热器功率25.2KW；再生风机功率1.6KW,再生加热器功率17.1KW。
C辅机上料系统：
包括一台用于白切片的容积为50L的真空吸料器；一台用于母粒的容积为10L的C10Z型真空上料器；以及一台混合能力为200KG/H的称重式混料机MDW200。
挤出机料斗容积200L配有高低料位传感器。
白切片和母粒的配比采用配方计量方式（一般白切片占98%，母粒占2%）。
首先白切片通过滑阀输送至称重料斗，然后母粒通过螺杆输送至称重料斗，达到要求重量后输送到混合料斗，充分搅拌后，输送至挤出机料斗。
D上料动力部分：
一台F416/2Z真空风机用于与四台真空吸料器组成自动原料输送系统。
真空风机带有CF3Z型中央过滤器和自动除尘装置，其电机功率为11KW.上料系统参数如下表：
二）挤出机系统：
由螺杆，料筒，加热区，熔体泵，过滤器等部分构成。
螺杆是挤出机的核心，分为加料段，压缩段和计量段三个阶段；螺杆的喂料区装有冷却管和旋转接头；螺杆与机筒间的间隙非常小。
工作时螺杆的转动对原料颗粒产生挤压推力，使其在料筒中推动，压实，增压，剪切，吸热和摩擦生热。
在移动过程中，物料得以混合，塑化，玻璃态的物料变为粘流的熔体。
最后从挤出机出口流出。
挤出机系统参数如下表：
挤出机
类型
MarkIIIWelex螺杆直径150MM长度30D
螺杆直径
150MM
L/D（长径比）
30:
1
生产能力
685KG/H
螺杆速度
85rpm/max
加热冷却数量
7
加热方式
电加热
冷却介质
蒸馏水
驱动能力
1460rpm，337KW
总加热能力
161KW
熔体泵
驱动能力
1500rpm，30KW
过滤系统
位置
挤出机与摸头之间
型式
碟片式
碟片数量
70
碟片孔径
30μm
加热能力
入口：
16.4KW；出口：
10KW
加热方式
电加热（油蒸汽）
熔体管线
直径
50mm
功率
16kw
模头
加热区数量
20个加热区和1套模唇加热器
狭缝宽度
1560mm
狭缝开度
0.38---2.92mm
调节螺栓数量
61根（0.15kw/根）
模头螺栓功率
总功率9.15kw
模头加热能力
总功率47.48kw；1，3，5，7，9，11，13,15,17,19,每区2.5kw；2,4,6,8,10，12,14,16,18,20，每区2kw；模唇加热器2.48kw
由于自动化的设备及生产线具有高速、高精度和高生产率的特点，因此，设备主体应具有稳定、精密、可靠、轻巧、实用等要求。
2、检测及传感器是自动化生产线必不可少的部分也是控制部分的基
础，检测及传感器部分是获取信息起到监测作用。
自动化的设备及生产线在运行过程中必须及时了解与运行相关的情况，充分而又及时掌握各种信息，系统才能得到控制和正常运行。
各种检测与传感器，就是用来检测各种信号，把检测到的信号经过放大、变换，然后传送到控制部分，进行分析和处理。
这里以温度控制为例;
设定值
PLC
比较器
PLC
PID控制器
执行器
被控制对象
被控制值
（Y）
变送器
传感器
上图是模拟量闭环控制系统流程。
（1）传感器：
检测元件（这里为PT100），主要功能是将非电物理量（温度，压力，流量）转换成电量（电流，电压）送到控制器中。
（2）变送器：
将传感器所转换的电量转换成统一的标准电压或电流再送到比较器中。
（这里为施耐德ART0200,PT100专用温度模块）
（3）PLC比较器，控制器（这里为施耐德TSXP575634）
（4）执行器（这里为固态继电器）
（5）被控制对象（这里为加热器）
（6）被控制值（这里为温度）
（7）设定值（这里为工艺要求的温度）
（8）正向通路：
从输入到输出的信号通路。
（9）反馈通路：
信号从输出被控制值Y通过传感器，变送器又回到输入端而影响到控制器输入的信号通路。
反馈通路断开为手动控制，接通为自动控制。
目前传感器的基本原理是将非电量转化成电量，如转换为电压、电流、频率等。
工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的；各种测量工艺变量（如温度、液位、压力、流量等）的；测量电子特性（电流、电压等）和物理量（运动、速度、负载以及强度）的，以及传统的接近/定位传感器发展迅速。
随着社会的发展对传感器的要求也随之提高。
3、控制部分 控制的作用是处理各种信息并做出相应的判断、决策和指令。
装在自动化设备及生产线上的各种检测元件，将测到的信号传送到其控制部分。
在自动控制系统中，控制器是系统的指挥中心，它将信号与要求的值进行比较，经过分析、判断之后，发出执行命令，驱使执行机构动作。
控制器具有信息处理和控制的功能。
目前随着计算机的进步和普及，与其应用密切相关的机电一体化技术的进一步发展，计算机已成为控制器的主体。
例如plc的发展逐渐的取代了过去的继电器、接触器控制，当然对于一些简单的控制还是离不开继电器、接触器的控制，plc的广泛运用使得控制部分进一步的提高从而提高了生产线的经济效益，主要表现在信息的传递和处理速度、可靠性、减小体积、提高抗干扰性。
例如本生产线的控制为：
（1）操控系统大致分为三层，各控制部分相对独立，最上层为管理监控层，主要是指进行人机交换的控制室上位机；中间层为控制层，包括两个PLC控制站；底层为现场层，包括现场及MCC等控制柜中多个从站、变频器及现场执行机构。
这三部分通过工业以太网联接构成生产线控制系统。
（2）上位机上有：
报警信息，历史曲线，启动，停止，参数修改，故障复位，机组联动，生产线联动等组态按钮对变频器，加热器进行操作。
（3）PLC控制站有：
电源模块TSXPSY2600，CPU模块TSXP575634，称重模块TSXISPY101，AS-i模块TSXSAY1000，通讯模块TSXSCY11601构成。
（4）现场层有：
电源模块PDT3100，通讯模块NIP2212，输入模块DDI3610，输出模块DDO3600，温度模块ART0200，压力模块ACI0320等。
随着科技的发展，plc等控制元件会向容量大、更加的可靠、运算速度更快发展。
4、执行机构部分：
执行机构部分的作用是执行各种指令、完成预期的动作。
它由传动机构和执行元件组成，能实现给定的运动，能传递足够的动力，并具有良好的传动性能，可完成上料、下料、定量和传送等功能。
执行部分有：
伺服电动机、变频器、电磁阀或气动阀门体内的阀芯、接触器等。
例如挤出机的执行机构就是由变频器驱动的大功率电动机，受速度或压力的控制带动螺杆旋转满足工艺需求。
执行机构的发展单对电机来说，会向体积小功率大、稳定性更好、能耗低、速度更高。
交流电机逐渐取代直流电机，因为变频器的发展交流调速系统也得到了很大的进步，调速的范围更宽了、交流机也比直流机便宜的多而且还不会产生电火花，节约能源还不会对电网造成污染。
5、动力源部分 动力源部分的作用是向自动化设备及生产线供应能量，以驱动它们进行各种运动和操作。
动力源的发展由过去以人力为动力进步为现在的各种动力源，如电力源、液压源、气压源、等动力源，其中电力源的运用是最广泛的。
比如我公司的电力源为;高压配电室变压器装机容量2000KVA,由市供电网10KV经厂区配电站变压为380V输送到车间，大功率设备为直给，小功率设备经低压配电室供电。
1）PLC电源；低压：
220v，频率：
50Hz；内部低压：
24vDC；
2）数字输入与输出：
24v直流1.5A。
3）气压源由两台螺杆式空压机，两个储气罐，一套无热再生干燥装置及管道系统构成。
空压机额定排气压力0.8Mpa。
为回收料加料料仓保护空气，气刀压边嘴，模头螺栓冷却，生产线气缸等提供气源。
四、个人对自动化生产线的认识：
1）无论是设备的主体部分，传感器部分；还是控制部分，执行机构部分，动力源部分都是为生产服务得；因此自动化生产线是每部分既有相对独立性又有密切联系的统一体。
2）上诉不是简单的罗列内容，而是力求阐述一种统一的思想。
几年来的经验证明上诉内容包含了本生产线几乎所有的故障现象。
牛顿的运动定律和万有引力定律能够解释太阳系中所有宏观物体的运动状态；是因为他能够将众多科学家部分的，单一的，零散的力学科研成果提炼，归纳为全面的，统一的定律；因此它具有一般性（即普遍性），也因此而伟大。
3）上诉每一部分，在深入细致的研究都可以成为这方面的专家。
比如机械工程师，组态工程师，编程工程师；传感器，电机，变频器，通讯，计算机等工程师都包含于其中。
对自动化生产线的一般认识使我们有一个清晰的思路，使我们的工作目标更加明确;是我们向更高技术层次迈进的基础。
4）如果把某一部分的，特殊的亮点比作鲜花；那么一般的，统一的思想就是百花园。
让我们掌握的自动化技术更好的服务于生产，为企业，为社会出一点力。
苏洪栋
2013-6-5
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