磁力码垛机是以磁力吸附铁质罐体，并按一定排列顺序将其堆码放在托盘、栈板（木质、塑料）上的自动堆码设备。它可堆码多层并推出，便于叉车运至仓库储存。本文主要介绍台达机电产品在该设备上的应用。

【关键字】磁力自动控制定位

随着经济不断发展和国民生活水平的提高，罐装饮料的需求也日益增加。这为灌装装备行业的发展带来了机遇，同时也使该行业面临一个急需解决的问题：如何降低灌装产品码垛环节的人工成本。传统的码垛环节，需要大量人工进行物品堆栈，人力成本庞大且危险性高。为降低人工成本，目前，通用的解决方案是通过导入自动化产品和技术，来提高设备工艺的自动化程度，从而减少人力的使用。磁力码垛机作为自动化码垛设备的重要一种，采用可编程控制器(PLC) 为运算核心，通过人机界面进行人机交互，实现智慧化操作管理，方便掌握,亦可大幅减少劳动力和降低劳动强度。本文将对台达机电产品在该设备上的具体应用做详尽的介绍。

磁力码垛机介绍

1、码垛机是可依照需求进行编组方式和层数，完成对罐体、料袋、胶块、箱体等各种产品的堆栈。自动码垛机按智能化水平分为：机器人码垛和机械式码垛2种。本文所介绍的是龙门磁力码垛机，它属于机械式码垛机。

图1  机器人码垛机

图2  龙门磁力码垛机

2、码垛机的一大优点就是采用最优化的设计，可在较短时间里将产品物料高效地堆出紧密、整齐的垛形。相对于人工码垛，具有如下优势：

（1）效率高；（2）工艺水平高，即码垛整齐度高；（3）对环境要求低；（4）可降低长期人工成本；（5）可提高企业形象等等。

控制原理

本文介绍的磁力码垛机为龙门式码垛机，它由水平行走机构、起升机构、载货台及传送机构、机架和电气设备等基本部分组成。其中载货台使用的大磁力永磁体，可通过对其位置的控制来实现对铁质罐体吸附和释放。

1、主要工艺环节：收集、排列、分罐、吸罐、码罐、自动计算堆码层数等。其中前3个环节由传送机构侧完成，称为前端处理。后3个环节为磁力码垛机来完成，称为码垛处理。

2、工艺流程：传送机构将灌装完毕的罐体传送到排列机构处。排列机构会依据码垛托盘的大小将罐体整理成与之对应面积的罐体列队。在需要码垛时，分罐机构会将整理好的罐体列队输送到磁力码垛机磁力吸盘下。磁力码垛机会将罐体列队整体吸起，提升，平移，计算垛体高度，下降，放罐，回原位等待下一次循环。待垛体达到设定层数时发出完成提示。

三、控制构架

根据控制工艺流程，台达提供的系统控制主要电气组件如表1所示，控制构架如图3所示。

表1 控制系统主要电气组件

图3 控制系统机构

四、程序说明

该方案中程序主要由PLC程序和HMI程序构成。下面就上述两部分进行说明。

1、PLC程序

PLC程序采用ISPSoft 来编写，主要是考虑到该软件的功能块和变量定义功能。上述两点对后期的调试有很大帮助。程序中共分7部分，编写功能块如图4所示。

图4  PLC程序功能块

其中的主要工艺程序使用步进梯形图编写。根据工艺要求编写的动作程序分为10个动作和9个变换条件（如图5所示）：

图5  动作程序

程序分为手动程序、自动程序、数据处理和报警处理等,下面简要介绍程序中的手动和自动部分。此处须注意以下几点：（1）水平和提升轴要缓启缓停（通过加减速来实现）；（2）自动动作时各动作之间的间隔要合适；（3）自动计算高度的方法和外部检测设备的配合等等。

（1）手动部分程序如图6所示。

图6  部分手动程序

（2）自动程序中基本采用顺序功能图 (SFC)来实现。图7只是一小部分程序。

图7  部分自动程序

2、 HMI画面

在人机界面（HMI）接口的设计中主要是体现终端客户的操作习惯和设备厂对设备调试的掌控。HMI主要分为手动接口、自动接口、参数设置等（如图8所示）。

图8 人机界面接口设计

结束语

由于人工成本的不断提高和罐装饮料需求量的增加，迫使设备生产厂家要不断完善现有设备和研发新的设备。台达的工控理念和创新思维，可以高度满足此需求。通过应用台达自动化控制方案的磁力码垛机，系统控制精度高，操作简单，提高了整体工作效率，受到客户认可。

作者简介：

刘红峰，男，生于1980年，毕业于河北科技大学，电气工程及其自动化专业。现任台达集团--中达电通股份有限公司北京机电业务处应用工程师，从事台达机电产品的应用和推广，拥有多年行业经验。