【“丰博杯”征文】袋装水泥自动装车机计数功能的研究

　　近年来，移动式袋装水泥汽车装车机逐渐取代了传统的纯人工装车，这种直接送到汽车斗上的装车方法，节省劳动力，提高装车效率，减少破袋现象，节约资源浪费，降低成本。

　　日照中联水泥有限公司袋装水泥生产长久以来都是使用旋转式包装机：包装好的袋装水泥通过输送带由人力车每车10袋堆好，放入水泥大库储存，客户来购买时，通过人工将袋装水泥搬到人力车上，再用人工装到汽车上。装车平台高度是固定的，客户的汽车型号各有不同，有高有低，装车平台的高度也不能适应不同吨位车辆的要求，大吨位车身较高，用人力往上推比较费力致使大吨位车装车困难。小吨位的车的车身比装车平台低，向下的斜度较大，装车也比较费时。整个装车流程需要8个人，耗费较大的体力才能完成，大吨位的车还需要加人帮忙，装车效率极低。

　　我公司所在区域市场水泥企业较多，各家已经逐步更新使用自动装车机。为了节省成本，我公司决定由技术装备部副部长袁安迎牵头成立课题组，自行研究技改，而不是购买成套设备。

　　装车机的机械部分结构比较简单，由3台电机控制就可以实现前后行走和上下升降，所以决定交由外协加工。但机加工企业不具备电气设计能力，需要另外找设计公司，虽然软件可以让专业的厂家来做，但是不一定能适应我公司的具体使用要求，且价格也较高。课题组研讨之后，认为完全有能力自行设计，就自告奋勇地接下了这个任务。

　　控制部分最根本的要求就是计数准确，并能将装车过程的数据实时显示在客户面前。说起来容易做起来就没那么简单了，而且还是从零开始，从设计、绘元件线路图、编程、配盘柜、调试等一系列工作，这对于一直从事维护、维修工作的小组成员来说也是很大的挑战。

　　在经过对装车机工作原理和控制要求仔细研究和分解后，课题组确定把如何提高水泥袋数计量准确性作为核心内容来攻关。因为一吨水泥固定是20袋，所以每一袋水泥都要计量准确，不能出现漏计和重计的情况。初步确定用开关量检测每一袋水泥，将袋数进行累加，再转换为模拟量进行处理。（见下图）

　　各外部控制功能比较简单，先画出图纸，布置好盘面，由电修车间自己装配，软件设计也同步进行，经过一个多月的工作，程序初步设计完成。因为现场使用西门子的PLC较多，所以就采用了CPU224XP作为主控制器，它有2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议和自由方式通讯能力，可以分别连接触摸屏和显示设备。在编程中逐渐体会出只有通过实践才能提高业务水平的道理，原来只是对开关量进行过编程，未接触过模拟量，在不断摸索学习中，学习了其他功能，于是又加入了预置功能，设定好购买数，装完后自动停止并锁定。在车多的时候，提前把排队的购买数输入到控制器里，顺序装车。还增加了日、月、年的累计，可以查看同一车的合计购买量。

　　装车机的要求最重要的是计数准确，无误动作，因此选择好稳定和准确的计数器，对整个系统的准确度的影响是至关重要的。通过对各种感应开关的了解，计数器采用了OMRON的遮挡式光电开关。

　　机械设备安装完毕后，进入了联机调试阶段。装车机前后行走、上下控制以及与包装机连锁功能都很快调试正常，但计数却有误差，与模拟试验的情况不符。试验时用物体遮挡一次就计一袋，而实际情况却受皮带速度、连袋、异物遮挡等因素的影响。经过多次现场实测和试验，确认程序中设置检测脉冲的宽度，以及对这个脉冲的判断最重要。根据一袋水泥在皮带的输送下经过光电开关的位移时间对每台装车机都单独进行了优化，只有位移时间超过特定时间才认为是一袋水泥经过，并且光电开关被物体遮住超过特定时间也会报警、在一定程度上消除了杂物，以及操作时不小心遮挡、连袋、现场的灰尘积聚到光电开关等外界因素的干扰。

　　最后，课题组根据工作需要又完善了一些附加功能，使用更方便。触摸屏放在发货值班室，只有发货员按照提货单输入了装车数量，装车机才能启动，否则装车机无法启动，保证了发货流程的连续性和安全性。当装完一车后，控制器就会使输送皮带联锁停止，等待下一个并可触发报警装置，使电铃长响2秒。是否需要联锁可以选择。另外设置了预警功能，当装车总数还剩最后3袋时，进行倒计数，以提醒包装工换车或者提前停包装机。

　　采用自动装车机后，包装机包装好的袋装水泥通过输送带和装车机直接送到客户的车上，整个流程只需要2个人就能轻松完成。自动装车机的成功应用不仅简化了流程，节省了人力、时间、减少了库存，而且减少了人工装车引起的二次扬尘。自动移动式汽车装车机设计合理，结构紧凑，能满足各种汽车装车要求。

　　该项目效益测算：公司每年生产袋装水泥40万吨，每年为我公司增加经济效益60万元。

　　1.每年水泥的装车费用=4元/吨×40万吨/年=160万元

　　2.用装车机的费用＝2.5元/吨×40万吨/年=100万元

　　3.节约的费用＝160万元－100万元＝60万元

　　移动式自动装车机电气控制系统自运行以来，不仅解决了原装车能力与包装机台时产量不匹配的难题，大大降低了劳动强度，而且简化了装车工序，降低了水泥袋破损率，减少了装车工数量，降低了成本，提高了效率。并且计数可靠，操作简单，故障率低，得到了公司、客户和公司生产部门的认可。此项目完成后，获《中国建筑材料集团技术革新奖二等奖》和《县科技进步奖二等奖》。

　　（作者单位:日照中联水泥有限公司）