1 行業(yè)介紹

全自動封邊機(jī)可以分類為直線封邊機(jī)、曲直封邊機(jī)。

圖1 全自動封邊機(jī)

1、全自動直線封邊機(jī)：適用于中密度纖維板、細(xì)木工板及刨花板的直線封邊，可一次性完成輸送封邊板、送帶、上下銑邊、拋光工作的自動生產(chǎn)線。

圖2 全自動封邊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2、曲直線封邊機(jī)為手動式封邊機(jī)，手動式更適合中小家具廠使用，且價格低，操作方便，易于維修，市場銷售的產(chǎn)品有意大利、日本、臺灣和中國內(nèi)地市場的機(jī)器，按其制造原理分為兩類：即上膠罐式和下膠罐式，前者傳動由上向下，膠罐在上；后者傳動由下向上，膠罐在下。

圖3 全自動封邊機(jī)硬件配置圖

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1方案背景

目前，家具制作行業(yè)發(fā)展得十分迅速，且家具產(chǎn)品種類繁多，耗材量也是非常大。傳統(tǒng)的半自動人工封邊工作模式，已經(jīng)滿足不了大的耗材需求量，且在當(dāng)今人力資源日趨緊張、行業(yè)競爭壓力越來越大的情況下，迫切需要自動化生產(chǎn)加工設(shè)備。項目中，這款機(jī)器就實現(xiàn)了從原材料到成品的一條龍加工處理，使用機(jī)器自動化生產(chǎn)替代人工半自動化操作生產(chǎn)，產(chǎn)量大大增長，產(chǎn)品的品質(zhì)也穩(wěn)定可靠。與此同時，大大縮短了生產(chǎn)時間與降低了生產(chǎn)過程中的耗能。

目前市場上主要的控制系統(tǒng)是半自動系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、PLC+人機(jī)系統(tǒng)等智能控制方式來實現(xiàn)。PLC主要有永宏、松下、臺達(dá)；HMI主要有永宏、維綸、昆侖通泰等。綜合比較后，永宏B1系列經(jīng)濟(jì)型PLC配套成統(tǒng)一系統(tǒng)較其他品牌的產(chǎn)品有著更好的優(yōu)勢（表1）。

表1 全自動封邊機(jī)系統(tǒng)方案

2.2 客戶需求

根據(jù)客戶要求，全自動封邊機(jī)設(shè)備功能上具有以下的功能：

● 涂膠封邊：通過特殊的結(jié)構(gòu)，使封邊板材和封邊材料雙面涂膠均勻，保證粘合力更加牢固；

● 齊頭：通過精密的直線導(dǎo)軌運動，采用靠模自動跟蹤和高頻高速電機(jī)快速切削結(jié)構(gòu)，保證切斷面平整光滑；

● 精修：均采用高頻高速電機(jī)結(jié)構(gòu)，保證修邊的板材上下部分的平整光滑，用于修去加工板材封邊條上下多余的封邊材料；

● 刮邊：用于消除修邊非直線運動的切削過程所引起的波紋痕跡，使板材上下部分更加光滑整潔；

● 拋光：用棉質(zhì)拋光輪清理加工好的板材，通過拋光使封邊端面更加光滑。

表2 全自動封邊機(jī)功能要求

表3 全自動封邊機(jī)規(guī)格參數(shù)

2.3 解決方案

全自動封邊機(jī)的核心控制系統(tǒng)由FATEKPLC+C3系列HMI構(gòu)成，控制器型號：B1-40MR2-D24+B1-8YR；觸摸屏人機(jī)型號：C3070SE，設(shè)備使用PLC+HMI實現(xiàn)了智能操作，方便快捷。

設(shè)備硬件上，去除了傳統(tǒng)的多個計時傳感器，取而代之的是一個計數(shù)編碼器，程序利用永宏P(guān)LC 50KHz高速計數(shù)功能，實現(xiàn)位置計數(shù)控制；達(dá)到了多個工位的控制。比起傳統(tǒng)的計時控制，編碼器的加入，簡化了設(shè)備的操作，同時也降低了設(shè)備的成本，更新?lián)Q代了新的功能。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1硬件配置（如表4所示）

表4 全自動封邊機(jī)硬件配置表

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

全自動封邊機(jī)結(jié)構(gòu)由送板材傳送帶、涂膠結(jié)構(gòu)、送帶結(jié)構(gòu)、切帶結(jié)構(gòu)、齊邊結(jié)構(gòu)、修邊結(jié)構(gòu)、拋光結(jié)構(gòu)、開槽結(jié)構(gòu)所構(gòu)成（見圖4、5、6）。

圖4 送帶、涂膠、切帶結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 傳送帶進(jìn)板結(jié)構(gòu)圖

圖6 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

3.3電氣控制

全自動封邊機(jī)IO原理圖及電氣控制柜實物圖如7、8所示。

圖7 全自動封邊機(jī)IO原理圖

圖8 全自動封邊機(jī)電氣控制柜

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1工藝流程

設(shè)備工藝流程具體如下：a.進(jìn)板感應(yīng)器感應(yīng)進(jìn)板。b.計算每一個進(jìn)入板的長度。c.進(jìn)板感應(yīng)下降沿，判斷板長進(jìn)行涂膠、送帶。d.待進(jìn)板板尾到達(dá)切帶位置，啟動切帶。e.齊頭下、齊尾下、齊尾上、齊頭下。f.粗修位置工作、精修位置工作、拋光位置工作。g.除塵吹氣，完成加工（見圖9）。

圖9設(shè)備運行工藝效果圖

4.2PLC I/O點配置

根據(jù)設(shè)備工藝和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點配置；永宏P(guān)LC輸入輸出點配置如表5。

表5 全自動封邊機(jī)I/O點配置表

4.3PLC功能指令應(yīng)用

4.3.1參數(shù)設(shè)置指令：永宏高速計數(shù)通訊指令

永宏P(guān)LC支持4路高速硬件計數(shù)器，具有8種計數(shù)模式可供選B1系列主機(jī)能夠采集高達(dá)50KHz的計數(shù)脈沖。永宏P(guān)LC高速計數(shù)設(shè)定程序如圖10所示，高速計數(shù)程序如圖11所示。

圖10永宏高速計數(shù)定義設(shè)定

圖11 高速計數(shù)通道開啟設(shè)定

圖12 全自動封邊機(jī)產(chǎn)品加工

5 結(jié)論

圖12為現(xiàn)場測試效果圖。經(jīng)過測試，使用永宏P(guān)LC系統(tǒng)控制的全自動封邊機(jī)的動作要求能夠滿足客戶需求。動作模式以及要求正確無誤，使用編碼器控制位置，控制精度達(dá)到客戶要求的同時降低了設(shè)備的成本，在操作更加方便人性化。設(shè)備使用全套FATEK控制系統(tǒng)，在性能與價格上具有大大的優(yōu)勢，C3人機(jī)操作界面簡單易學(xué)，生產(chǎn)效率高、故障率低。永宏整套解決全自動封邊機(jī)的需求，得到完美應(yīng)用。