晶英石模板清洗控制系统设计开题报告

1 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

在建筑装饰领域，石材以其美观、装饰性强等特点已成为主要装饰材料之一。装饰性石材一般可分为天然石和人造石。一直以来，天然石材因其天然的装饰效果、质感而受到广泛应用，但由于存在资源有限的问题，天然石材难以得到供应保障和质量保证，在一定程度上限制了其全方位的发展。而人造石具有花色可调、可利用天然石材开采出来的边角料和节能环保等优势，已然成为目前装饰石材行业发展的重要方向。

1.1课题设计的目的及意义

人造石是以高分子聚合物、无机胶凝剂或两者混合物作为粘合材料，以天然石材碎（粉）料、氢氧化铝粉等为主要原材料，加入颜料及其他辅助剂，经搅拌混合、凝结固化等工序加工而成的石材。根据其所用胶凝材料及使用功能的不同，人造石材分为树脂型人造石、无机型人造石、功能性人造石等。本课题所研究的是一种水泥型人造石，企业称之为晶英石。

水泥型晶英石的粘结剂是水泥，细骨料以沙为主，粗骨料主要是碎大理石、工业废渣等材料，对粗细骨料进行一定比例配比搅拌，然后用模具成型，再完成蒸压养护，最后做抛光制成产品。加工后要对模板进行清洗，使表面清洁，以免影响后面产品成型。假设一套模具可生产50m²的晶英石板，若以人工方式完成脱模，5个工人为一组，完成一套模具的组装和拆模平均需要4个小时，每生产一块晶英石板都需要对模具的正反面进行清洗，这将花费巨大的人力和时间，进而影响晶英石板的生产效率。另外，在人工拆模的过程中可能会损坏模板，造成材料浪费。

本课题研究的晶英石模板清洗控制系统，全自动机械化完成模具的涂油清洗与翻面，减少了劳动力的需求，有效保证了晶英石模板的板面清洁，不会影响后面晶英石板的成型。

1.2国内外研究现状

1.2.1 人造石生产工艺现状

随着生产技术的进步和成熟，目前市场上已出现了人造岗石、人造石英石、人造试题面材等类型的人造石，而人造石英石产品以其天然的之地、超高的硬度和超强的耐磨性逐渐成为深受广大消费者喜爱的绿色环保建材装饰品之一。

国外的人造石英石生产和应用已经非常普遍，人造石英石生产技术也日益成熟。意大利百利通率先研发出人造石英石自动化生产系统和生产工艺，使人造石英石生产进入了规模化工业生产阶段。由于生产系统研制成本昂贵，而且工艺技术不易掌握和控制，使得人造石英石的关键生产技术仍被少数几个厂商控制。

随着我国的经济持续高速发展，生活水平的逐步提高，人造石英石在国内的需求也非常强烈，且呈逐年上升趋势，但因设备及生产技术有限，国内厂家的产品一直以价格低、质量差，远远满足不了国内市场的需求，近年来，国内人造石英石设备生产企业通过共管和技术转化，已掌握国外设备的关键技术，并已实现国产化。当前，使用国产自动化生产出来的人造石英石产品质量已经接近或达到国外设备生产的产品质量，产品不仅行销国内市场，并开始销往欧美等西方国家。

20世纪80年代初我国开始出现人造石生产企业，90年代大范围兴起，随着我国经济近几年不断发展，我国人造石产业在制造技术和生产设备上也已经日趋成熟，人造石生产线经过一代代的不断改进，目前已经发展到了第四代。从第一代发展到第四代，生产线的设计和人造石的制作技术都得到了极大的提高和改进，人造石的质量也一代比一代好。虽然主流的人造石已经发展到了第四代，但是晶英石模板的清洗问题仍待解决。

1.2.2 PLC的发展现状

随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC由最初1位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示技术的发展，PLC成为实现工业生产自动化的一大支柱。

现在世界上的PLC产品，按地域可分为美国、欧洲和日本3个流派，各流派PLC产品都各具特色。其中，美国是PLC生产大国，由100多家PLC厂商，著名的有罗克韦尔公司、美国通用电气公司、莫迪康公司。欧洲PLC产品主要制造商有德国的西门子公司、AEC公司，法国的TE公司。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士等。韩国的PLC制造商有三星、LG等。这些生产厂家的产品占有80%以上的PLC市场份额。经过多年发展，国内PLC生产厂家约有30家，国内PLC市场仍然以国外产品为主。但国内公司在开展PLC业务时也在逐渐形成自己的竞争优势，如需求、产品定制成本、服务、相应速度等优势。随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。

2 基本内容和技术方案

晶英石模板清洗控制系统主要完成模板的正反面清扫和涂油，分为正面清扫涂油、模板翻面、反面清扫涂油三个部分。正反面部分的机械设计相同，均采用一个左右往复运动的电机带动一个刷头电机来实现清扫和涂油的功能。模板反面部分采用旋转电机带动板槽作半圆周运动。晶英石生产流程图如下图1所示。

图1 晶英石生产工艺流程图

假设清扫皮带的速度为2.4m/min，模板长度为1.2m，从模板进入清扫区域完全出该区域历时约为31s，即工作时间设定为31s。清扫系统的程序控制采用时间控制，由于清扫皮带电机速度一定，每一块模板的清扫和涂油工作需要的时间相同，即对于每一块进入清扫涂油区域的模板往复电机带动刷头电机工作的时间一定。以模板进入清扫区位置信号为启动信号，其流程图如图2所示。

图2 清扫涂油流程图

完成了正面清扫涂油的模板需要完成反面，以完成清扫涂油操作模板进入板槽为启动信号。

在模板被检测进入板槽后，该信号启动模板反面，旋转电机带装有模板的板槽正向旋转180度，到正旋限位停止转动，等待皮带拖动模板离开板槽，检测到模板完全离开板槽后，旋转电机反向旋转180度，到反旋限位处，即回到初始位置等待下一块待清洗的模板进入板槽。模板反面程序流程图如图3所示。

图3 模板翻面程序流程