基于 PLC 的电动螺旋压砖机模腔容积可变控制方法的研究

引言：对于电动螺旋压砖机容积式布料，其中模腔的容积决定了耐火砖料的用量，按电动螺旋压砖机使用工况，打击过程中，模腔底板必须在返回位才能承受住滑块的打击力，每一种容积对应每一种砖型，在多数设计情况下，要想变更砖型，就得变更填料的容积，也就只能不断的更改模腔机械结构去实现，这样大大增加了成本并且降低了生产效率。

1.电动螺旋压砖机工作原理

电动螺旋压砖机压砖成型，是借助螺旋传动机构来实现对砖坯的压制。工作时，电机带动螺杆旋转，螺杆的转动转化为滑块向下的直线运动，从而对放置在模腔内的原料施加压力。

在压制过程中，原料在压头的高压作用下，颗粒间的空隙被压缩，分子间的结合力增强，从而逐渐成型。模腔决定了砖块的形状和尺寸，压头的压力大小和压制时间则影响砖块的密度和强度。

2.基于PLC 的电动螺旋压砖机模腔容积可变控制方法

2.1 方法论述

本方法包括以下步骤：

第一步：压砖机系统上电后，根据要加工的耐火砖的工艺要求，在HMI触摸屏上设置好打击成型的工艺参数、模腔底板的返回位置、装料位置、顶出位置等参数。

第二步：首次启动时，手动旋钮操作液压系统使模腔底板提升至模腔装料位置，人工填料至模腔满料。

第三步：压砖机按钮启动自动运行，PLC 判断为自动启动开始，程序控制将模腔底板降落至返回位置，滑块开始运行自动打击，打击结束后，模腔底板提升至顶出位置，滑块停止运行，开始计时出砖停留时间，人工取出耐火砖。

第四步：出砖停留时间自动计时到，模腔底板自动降落至模腔装料位置。人工填料至模腔满料。执行第三步。

2.2 原理描述

基于PLC 的电动螺旋压砖机模腔容积可变的控制方法，其特征是，本方法在执行所述的第一步至第四步时，系统上电，通过 HMI 触摸屏设定参数，人工装料，操纵盒启动压砖机自动运行，模腔底板执行PLC 程序自动降落至模腔返回位置，到返回位置后滑块执行自动运行，直到执行工艺完成，耐火砖打击成型，模腔底板自动提升至模腔顶出位置，人工取砖，计时后模腔底板自动降落至模腔装料位置，人工填料，进行再次启动。

这个过程中，可通过PLC 程序的编程及执行，灵活调整模腔装料位置设置，实现在原机械结构不变的情况下改变料腔的容积，并且可满足模腔底板自动落回返回位置进行耐火砖成型的打击，这对模腔的原机械结构不产生任何影响。

此外，该模腔容积可变控制系统，也可以与自动化生产线进行配套使用，由自动取砖机构或机械手发送模腔底板回落命令，模腔底板回落至装料位置，压砖机发送布料命令使布料机进行自动布料，布料完成后布料机发送模腔底板回落命令，使得模腔底板回落至返回位置。

之后压砖机运行自动打击。

3.调试与优化

3.1 调试步骤与方法

3.1.1 手动调试模腔底板

先进行手动控制调试，通过触摸屏或控制面板上的按钮，手动控制模腔底板的抬起和降落等动作，检查底板的动作是否正常，顶料位移传感器的位置反馈信号是否准确。同时，观察PLC 的输入输出状态，检查控制逻辑是否正确，如当底板离开返回位置时，压砖机滑块下行失效，防止滑块撞击底板。在手动调试过程中，发现问题及时进行排查和解决。

3.1.2 手动调试压砖机

手动控制滑块的上升、下降、点动等动作，检查滑块的动作是否正常，传感器的反馈信号是否准确。同时，观察PLC 的输入输出状态，检查控制逻辑是否正确。

3.1.3 自动调试：在手动调试正常的基础上，进行自动控制调试。设置好工艺参数后，启动自动运行模式，观察模腔底板和压砖机的运行情况。检查模腔底板的自动运行逻辑动作是否正常，压砖机是否按照预设的工艺参数进行工作，打击开始、打击次数、滑块行程、模腔底板行程、出砖位置等是否符合要求。同时，监测各个传感器反馈的信号和PLC 的控制输出，分析系统的运行状态和性能指标。在自动调试过程中，对发现的问题进行记录和分析，逐步优化控制程序和参数。

3.2 性能优化策略

3.2.1 优化控制

根据模腔底板动作的工作特点和控制要求，对控制算法进行优化，提高系统的响应速度和控制精度，提高压力机的控制性能。

3.2.2 调整参数设置

通过实验和调试，对压砖机模腔容积可变控制系统中的各种参数进行优化调整，合理的参数设置可以使系统达到最佳的运行状态，提高设备的工作效率和稳定性。

3.2.3 硬件升级与改进

如果现有硬件设备无法满足系统的性能要求，可以考虑进行硬件改进。例如增加一些辅助设备，如滤波器、放大器等，来提高系统中各传感器的抗干扰能力和信号处理能力。

4.压砖机模腔容积可变具有显著意义与多重优势

4.1 灵活适配生产需求

压砖机模腔容积可变能够满足多样化生产要求，企业可根据市场需求，快速切换生产不同规格、尺寸的砖块，无需频繁更换设备的模具，提高设备通用性与利用率，降低生产成本，提高生产效率。

4.2 提升资源利用效率

在压砖机生产过程中，可根据原料特性灵活调整模腔容积，充分利用不同批次、不同种类的原料，避免因原料不匹配造成的浪费，提高原料利用率，减少资源损耗。

4.3 增强市场竞争力

凭借快速调整产品规格的能力，企业能及时响应市场变化，推出差异化产品，更好地满足客户个性化需求，从而提升市场竞争力，拓展业务范围与市场份额。

4.4 降低设备采购成本

传统压砖机需为不同产品配备多台专用设备，而可变模腔压砖机一台即可替代多台，极大降低设备采购成本，同时减少设备占地面积，优化生产空间布局，实现生产效益最大化 。

参考文献：

［1］程圣德、蔡平，新型压砖机的开发与探讨，耐火材料，1991 年第 5 期.

［2］崔素芬，砖模带有真空脱气装置的摩擦压砖机，国外耐火材料，1991 年第 9 期.

［3］胡万里、董卫军，基于西门子 PLC 的耐火厂配料系统设计，工矿自动化，2010 年第 5 期.