利用plc对橡胶切割过程实现自动控制

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1、利用PLC对橡胶切割过程实现自动控制　　引言　　　　橡胶是提取橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，可制成有绝缘性、有弹性、不透水和不透气的材料。新鲜的天然胶乳含橡胶组分27%～41．3%(质量)、蛋白质0．2%～4．5%、糖类0．36%～4．2%、水44%～70%、天然树脂2%～5%、灰分0．4%。橡胶树割胶流出，呈乳白色，固含量为30%～40%，橡胶粒径平均为1．06μm，可直接作表面涂层、制造薄膜和胶粘剂等，经加工也可制成生橡胶、胶乳制品(如手套、海绵、气球、医用胶管等)，广泛应用于日常生活中。橡胶的广泛应用带

2、动了当地经济的快速发展，但是胶液的收集确是一大难题。目前，海南大部分胶农还是采用人工割胶，劳动强度大、效率低、安全性差，从而导致了综合成本偏高，极大地制约了橡胶产业化、商品化的发展。　　为此，设计了一种仿手工割胶的割胶机械，并以弧形挡板、刀片块与螺钉弹簧的配合定距来辅助割胶;电机摆放角度、刀片形状与刃口呈45°角，能防止胶液外流，大大提高割胶的质量。同时，通过PLC对橡胶切割过程实现自动控制，可提高劳动舒适性和割胶效率。　　1割胶方法及原理　　　　1．1割胶方法　　乳是在韧皮部的筛管中进行，外树皮的细胞排

3、列紧密，细胞间隙比较小，起到保护作用。割胶时只需要轻轻滑动刀盘将树皮割裂划破韧皮部分。这里仿照人工割胶的方法，采用倾斜45°齿形刀片与弧形挡板的有效结合控制切割深度，可充电电池提供电量，电动机通过主轴带动齿形刀片快速旋转，胶农只需完成割胶动作，结构简单、操作方便。　　1．2割胶原理　　当割胶机开始工作时，由电动机提供动力源，通过主轴传递带动齿形刀片快速旋转。右手拿起割胶机，左手清除树干的一些干枯树皮，理出一条割胶通道，然后刀具向内倾斜插入树皮，沿着树文向下倾斜45°绕树大概1/2之后收刀;稳拿割胶

4、机准确地一刀接一刀的在树上割出四方皮，完成对橡胶树韧皮部分的切割运动。刀片下面设计成略带弧形挡板，目的是为了更贴合树干，挡板后为两支柱外套弹簧，内为矩形螺纹，通过机座头部上方孔，从上方旋入矩形螺纹钉入下面挡板支柱内，固定挡板于支座头上;通过用螺丝刀旋转上面螺钉可以起到定距作用，以此来控制刀片切入树体深度，减少割胶破坏率。电机摆放成45°，即与挡板贴合的树干方向，同时刀片形状，刃口也为45°设置，目的是让切入树的位置为深度倾斜向里，防止胶液外流，胶液能顺利从树干倾斜口向下流到集胶碗里。　　2割胶机的

5、机械结构与功能　　2．1割胶机的机械结构　　　　割胶机的机械结构如图1(a)所示，三维装配图如图1(b)所示，三维爆炸图如图1(c)所示。该割胶机设计为手拿式切割机构，小型便捷，机械部分主要由机体、切割装置和挡板装置组成。机体主要由支座架和手柄构成;切割装置主要由电动机、主轴、45°齿形刀具和刀罩等构成;挡板装置主要由弧形挡板，刀片块和螺钉弹簧等构成。2．2割胶机结构的部分功能切削部分主要由电动机提供动力源，通过主轴转动带动刀具飞快旋转以达到预期目的，提供给刀盘一个旋转动力，从而带动刀盘在树干上的韧皮部分

6、进行切割运动。刀具结合刀罩，既美观又提高安全系数;并采用刀锋倾斜45°完全适应划刀沟槽，避免破坏树干机理，可快速完成割胶动作，直接提高劳动舒适性和工作效率;将刀片直接安装在电动机主轴上，减少能量损失，配合垫圈和螺母以固定。垫圈是垫在螺母与刀片之间的零件，一般为扁平型的金属环，用来保护刀片不受螺母的擦伤，分散螺母对刀片的压力。挡板部分可适应刀具和树皮结构、手动调节深度，大大提高了精准性;手柄部分适应人体工艺学满足了握柄的舒适度和便捷度。　　3控制系统的硬件结构　　3．1PLC控制系统　　随着电子技术和信息技

7、术的飞速发展，出现了多种实用的控制技术，如继电器控制技术、计算机控制技术、单片机控制技术及PLC控制技术等。可编程程序控制器(简称PLC)是带有存储器和可以编制程序的控制器，是可以在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC具有编程方便、功能完备、开发周期短、可靠性高等优点，广泛应用于自动控制的领域中。本割胶机采用PLC为核心控制器，实现运动的自动控制。　　3．2P

8、LC硬件系统　　硬件系统结构如图2所示。PLC硬件系统一般由中央处理器(CPU)、存储单元、输入输出接口、电源、I/O接口、外部设备接口及编程设备等几个部分构成。外部设备所呈现的各种信号会作为变量通过接口输入到PLC系统程序中，经过数据处理和逻辑运算之后，再以变量的形式输入到相对应的输出接口，就可以使输出设备控制外部设备的一系列运动。　　4PLC控制系线图统的I/O接及梯