浅谈基于安全控制的移载机设计

2021-12-01顾泽川李承鹏赵艳丽

科学与信息化 2021年4期

顾泽川李承鹏赵艳丽

1. 营口理工学院电气工程学院辽宁营口 115014

2. 营口金辰机械股份有限公司辽宁营口 115014

引言

移载机不但可以使物料快速准确地到达指定位置，而且还可以将产出的成品进行搬运码垛，极大地提高了系统的工作效率。使工业生产过程可以减少人力资源的投入，降低产品生产成本，并提升产能。对移载机进行安全控制方面的设计，可以使移载机在复杂的环境下仍能安全有效的运行。

1 移载机硬件部分的设计

1.1 输入/输出（I/O）端子的分配

输入部分：柜门急停、复位、自动启动、安全门复位、安全门申请进入、安全回路报警、安全门锁、安全门急停、有料检测、真空达到、真空释放、允许取料、允许放料。输出部分：报警灯绿、报警灯黄、报警灯红+蜂鸣、取料进行、放料完成、吸真空、真空破坏、屏蔽安全门、门申请进入指示灯。

1.2 气动手爪的工作方式

气动手爪是搬运的执行机构，安装在伺服轴运动关节上，由伺服运动控制气动手爪抓取的位置，当气动手爪到达取料位置时，PLC控制真空发生器动作抓取物料，将物料搬运到指定位置。重复上述工作[1]。

1.3 检测开关

移载机系统中应用了多种电气检测开关，开关名称和功能如下：

限位开关：X轴和Z轴的正负极限位的保护。

接近开关：伺服原点的检测，用于X轴或Z轴初始化时原点位置的检测。

光电开关：检测夹具上有无物料。

真空表：真空值检测显示及信号输出。

微动开关：伺服正负极限，为上料机械手的运动提供极限保护[2]。

2 移载机安全控制系统的设计

2.1 安全继电器

安全继电器是移载机系统安全控制的执行单元，当安全类开关被触发，安全继电器切断主电源的接触器，实现安全保护。

2.2 主回路通断原理

主回路中接有继电器的常开触点，移载机在正常运行中，遇到突发情况，按下急停按钮后，安全回路断开，安全继电器动作，安全继电器的保护触点断开，继电器线圈失电，在移载机主回路中与继电器对应的常开触点断开，移载机急停，起到了保护作用[3]。

2.3 安全回路的构成

移载机包含两个安全回路，两个安全回路皆是以安全继电器为控制核心，以及接触器、限位开关和急停按钮共同构成了两个安全回路[4]。安全回路通过安全门检测开关、急停按钮和启动按钮，实现安全回路的启动和断开。两条安全回路的控制信号皆与PLC交互，共同完成对移载机的安全控制。

2.4 安全门保护

移载机外配有安全围栏，安全围栏上有安全门，当移载机正常运行时，安全门处于关闭状态，在移载机运行过程中，有人违规打开安全门时，触动限位开关，安全回路断开，继电器得电，其常开触点闭合，安全门锁信号输入PLC[5]，同时安全继电器的接口无电信号输入，安全继电器中的线圈断电，安全继电器中的保护触点断开，继电器线圈断电，继电器的常开触点断开，移载机主电路断电，移载机停止运行，信号回路闭合，安全回路报警电路启动，PLC输出报警灯信号，报警灯显示红灯加蜂鸣。

2.5 屏蔽安全门保护

门按钮盒位于安全围栏上，门按钮盒里有急停按钮、申请进入按钮、复位确认按钮，当有需要在安全围栏内近距离观察移载机的运行情况时，接通门按钮盒上的申请进入按钮，安全门申请进入信号输入PLC，PLC输出屏蔽安全门信号，限位开关失去作用，进入正在运行的移载机安全门，不会触发系统急停。

2.6 控制柜保护

控制柜上有上电按钮、自动启动按钮、复位按钮、启动按钮、急停按钮，当发现移载机在运行过程中发生故障，可按下控制柜中的急停按钮，安全回路1、2同时断开，同时安全继电器的接口无电信号输入，安全继电器中的线圈失电，安全继电器中的保护触点断开，继电器线圈失电，继电器的常开触点断开，移载机主回路失电，移载机急停，信号回路闭合，同时柜门急停信号输入PLC。安全回路报警电路启动，PLC输出报警灯信号，报警灯显示红灯加蜂鸣。