免烧砌块成型机控制系统设计和实现 机械制造专业

免烧砌块成型机控制系统设计摘要：随着我国的农耕面积不断减少导致农作物产量持续下降，这是由于一些传统制砖厂大肆把自然土壤当做烧结砖瓦的原材料进行生产，严重破坏了土壤结构，导致农村可耕种土壤面积大大减少。传统的砖在制作过程中都要有加热的过程，一般是焙烧或是蒸汽加热，在这种情况下，砌块进入人们的视野中，砌块一般都是预制的，不需要加热，类似于混凝土，原料按配合比经下料、搅拌、浇捣、养护后定型，需要一定时间，因此免烧砌块成型机应运而生。所以本文研究并设计了免烧砌块成型机及其控制系统，并具体介绍其机械结构、工作过程及电气和液压控制原理。该方案利用电气、液压联合驱动和控制，使得成型机结构大为简化，控制更加简便。关键词：免烧砌块；成型机；PLC控制系统Designofcontrolsystemfornon-burningblockformingmachineAbstract:AsChina'sfarmingarealeadingtodecliningcropyieldscontinuedtodecline,whichisduetosometraditionalbrickfactoriestonaturalsoilwantonlyfiredbrickandtileasarawmaterialforproduction,severelydamagedthesoilstructure,resultingintheruralareaofarablesoilisgreatlyreduced.Traditionalbrickintheproductionprocessmusthavetheheatingprocessisgenerallycalcinedorheatedsteam,inwhichcase,blockintoview,theblocksaregenerallyprefabricated,withoutheating,similartoconcrete,arawmaterialfeedthroughaccordingtothemixingratio,stirring,pouring,shapingaftercuring,itwilltakesometime,andthereforeunburnedblockmakingmachinecameintobeing.Therefore,thispaperstudiedanddesignedunburnedblockmakingmachinecontrolsystem，Italsointroducesitsmechanicalstructure,workingprocessandelectricalandhydrauliccontrolprinciples.Theschemeutilizeselectricandhydrauliccombineddriveandcontrol,whichgreatlysimplifiesthestructureofthemoldingmachineandmakescontroleasier.Keywords:Non-burningblock;Formingmachine;PLCcontrolsystem目录摘要...............................................................................................................................1Abstract........................................................................................................................1绪论.................................................................................................................31.1课题研究的背景和意义..........................................................................................31.2现状及发展趋势......................................................................................................41.3本课题设计内容......................................................................................................5第二章免烧砌块成型机的设计..................................................................................52.1免烧砌块成型机的组成..........................................................................................52.1.1主要部件的设计...........................................................................................52.1.2各部件的功能...............................................................................................62.2免烧砌块成型机的工作过程..................................................................................62.3免烧砌块成型机的电气、液压控制原理..............................................................72.4系统的特点..............................................................................................................72.5通过Pro/E对整机进行三维建模...........................................................................8第三章控制系统的设计..............................................................................................93.1免烧砌块成型机控制系统的设计..........................................................................93.1.1确定PLC作为控制方案.............................................................................93.1.2I/O点数、编号、地址与PLC型号............................................................113.2梯形图....................................................................................................................143.2.1编制梯形图.................................................................................................143.2.2对梯形图进行解读.....................................................................................143.2.3编制指令语句表.........................................................................................153.3控制面板与功能说明............................................................................................18第四章免烧砌块的发展问题和前景........................................................................184.1存在问题及原因分析............................................................................................184.1.1墙体开裂与防治.........................................................................................184.1.2冻害问题.....................................................................................................194.1.3砌体抗剪强度低.........................................................................................194.1.4概念问题.....................................................................................................194.1.5标准问题.....................................................................................................194.1.6生产装备问题.............................................................................................194.1.7投资不足，急功近利，设备简陋，管理落后..........................................194.1.8研究开发.....................................................................................................204.2对今后发展的思考和建议....................................................................................204.3发展前景................................................................................................................20第五章总结与展望...................................................................................................21致谢.............................................................................................................................22参考文献.....................................................................................................................22绪论1.1课题研究的背景和意义随着我国国民整体素质以及生活水平的提高，人们对于土地资源的合理利用以及环境保护的意识得到进一.步增强，特别是建筑行业使用的材料有朝着绿色环保的趋势方向发展，那么什么是绿色材料，绿色材料的定义是什么，如今社会普遍认为绿色材料应满足以下条件:所生产的产品的原材料是否能够循环利用，也就是所使用的原材料中能重复利用的材料与不能重复利用的材料的比值是否最大以及原材料的来源对环境能否造成破坏;在免烧砖的生产过程中新产生的废物是否能够对环境造成破坏以及平均单位产品所消耗的能源是否合理;所生产出的产品是否满足卫生、环保、实用:在产品寿命终结之时，该产品是否给环境带来不良影响并且该产品是否能够被二次利用等等。然而传统烧结砖瓦无论是原料来源还是生产工艺都远远达不到上述要求，而且严重破坏了人们的生活环境。从以上条件来看，烧结砖瓦在人们环保意识日渐增强的社会里必将会慢慢减少最后被取代，相反低能耗、低污染以及耐用的免烧砌块渐渐被人所接受，再者免烧砌块所使用的原料也是其他各行各业的废弃物，如燃烧过的煤渣、矿洞的矿渣以及少量的自然土壤为主要原料，因此这样就大大降低了砖块对自然土壤的依赖，从而使自然土壤得到有效的保护，从根本上遏制了滥挖土壤的问题。在国内免烧砌块在这几年里得到较快的发展并得到了大多数人的认可，由于在国内关于免烧砖的文献资料还比较匮乏，因此大多数人对免烧砌块的概念基本上仅仅停留在字面上的理解，正是由于这些不利因素的存在，严重阻碍免烧砌块在国内市场的发展，相信任何一个产品在没有相关的文献资料以及国家标准做后盾是很难有较大的发展的，此外我们常常会听到一些由于免烧砖的质量问题而导致建筑倒塌的悲剧也就不足为奇，综上所述出台相关文件去规范免烧砌块的技术指标与工艺水平已经到了迫在眉睫的时候。房地产在国内一直备受关注，而建造一栋房屋所用的材料最多的要属砖,因此砖制作工艺的好坏直接影响着房地产的发展，然而决定制作工艺的制砖设备能不能跟。上时代的步伐关键看该设备所生产出的砖是否有较好的抗压能力、是否有良好的防水性能，是否有较长的使用寿命等等。由于最近几年建筑楼房不再使用实心粘土砖,再加上人们在生活过程中产生大量的废渣以及工业废料，正是在这样的背景催生下，一些小型或中型的免烧砖厂渐渐发展起来，并在这几年中得到快速发展。目前的设备较为先进的就是免烧砌块成型机，顾名思义免烧砌块成型机就是通过该设备能够使砖料不需要经过烧结而自动成型的设备，如今一些规模较大的免烧砌块成型机的生产厂家能够生产出实现各种不同功能的免烧砌块成型机，按照用途来分可以分为免烧砌墙砖砖机、免烧耐火砖砖机、免烧地砖砖机,当然这只是其中一种分法，但不论按什么类型来划分，这些机械设备的工作原理大体可以分为以下三种类型(一种是纯机械式的免烧砌块成型机、另一种是振动式的免烧砌块成型机、最后一种是振动+液压+PLC混合式的免烧砌块自动成型机),在对免烧砌块成型机进行选择的时候需要综合考虑各方面的因素，不可偏颇，着重考虑免烧砌块成型机的工艺水平、产品造型等各方面因素，所选择的的免烧砌块成型机应能够较好的应对各种不同类型的工况要求，从而实现优质、高产、环保的最终目标，最后免烧砌块成型机的快速发展促进了建筑材料更新换代，是建筑行业新的里程碑，它对小到保护环境，大到为构建一个低碳、环保型社会都发挥不小的作用。随着科技的进步建筑行业对建材设备的要求越来越苛刻，要求其能够提供效率更高以及运行精度更好的设备，然而此时现有的免烧砌块成型机的缺点渐渐被人们所发现，主要体现在以下几个方面:1、生产效率还相对较低，压制的砖型比较单一，这是导致免烧砖自动成型机生产效率低的一个很重要的因素；2、砖机的压力不足，导致压制出来的砖块的抗压能力达不到规定要求，严重威胁到了人们的生命安全；3、不仅该设备的运行精度较低，而且占地的面积相对较大；4、免烧砖自动成型机的振台容易出现断裂、变形的现象，增大了免烧砖生产厂家在维修设备方面的开支，降低了企业的经济效益等等。这些问题正是该领域的专家目前需要攻克的难题，相信在不久的将来一定会逐一攻克。1.2现状及发展趋势就目前来看，免烧砌块成型机是生产墙体砖的重要设备，因此免烧砌块成型机发展的好坏直接影响着我国建筑行业的兴衰，从20世纪70年代到现在，在国外生产墙体砖这块的机械设备有着较大的发展，并取得了较为满意的成果，此外中国、德国、日本等一些国家的免烧砌块成型机制造公司相继推出执行机构设计较为合理，具有高度自动化以及生产效率高的免烧砌块成型机。通过参照国外的免烧砌块成型机生产厂家过去几年的发展经验，再结合国内建材市场的需求情况，我们可以总结出免烧砌块成型机在今后几年发展的大体规律:(一)压机吨位朝着超大吨位的趋势发展，三千、四千、五千、七千二百吨等一系列较大吨位的免烧砌块成型机开始进入市场问),按照此趋勢在不久的将来必然会出现更大吨位的免烧砌块成型机。根据对目前免烧砌块成型机生产厂家的调查，一些规模较大的生产厂家都在积极的对免烧砌块成型机关键部分结构进行优化与改良，特别是在压机以及报台这块下了较大的功夫。(二)免烧砌块成型机振台台面的面积进一步加大，如今一些生产免烧砌块成型机的公司研发出一种振台台面面积较大的免烧砌块成型机，以便增加一次性成型砌块的数量,从而大大提高免烧砌块成型机的生产效率，因此拥有较大台面面积的免烧砌块成型机也是今后各个厂家发展的重点。(三)免烧砌块成型机在将来必将大量采用电液比例控制技术，该技术在过去的几年里逐渐发展成为现代控制领域的重要组成部分，并且在这段时间里枝广泛的应用在各种机械设备上，这与它具有调节方便、可靠、节能等优点是分不开的。过去几年国外的-些免烧砌块成型机的生产厂家在免烧砌块成型机的布料车速度控制环节以及横梁活动速度控制环节上初次尝试使用该技术并取得了较为满意的效果，后来又有一些生产厂家在压膜下行的速度控制上也运用了该技术，使免烧砌块成型机的压模装置运行的精度进一步提高,确保生产出的免烧砌块的各尺寸精度以及抗压性能都达到规定要求。1.3本课题设计内容根据企业的设计要求并且参照免烧砌块成型机的生产厂家的设计经验对设备的总体结构进行大体定制，初步确定免烧砌块成型机分别由执行机构、液压泵站、控制系统三个部分构成，然后再分别对这三个部分进行设计与研究。基于Pro/E三维制图软件完成对免烧砌块成型机振台的建模，找出弊端存在的原因并对免烧砌块成型机的振台提出合理的改进方案，从而避免因为该弊端所产生的设备故障。基于Pro/E三维制图软件对免烧砌块成型机整机进行三维建模，并对其进行分解得到爆炸图使它更形象、更逼真展现在我们面前，有助于人们了解免烧砌块成型机的工作原理及机构组成。完成对免烧砌块成型机液压与控制部分的设计并且对其进行编写相关PLC的控制程序。执行部分的设计液压技术是当今社会的一门重要学科，被广泛运用在生活中的方方面面，其核心就是利用静压传动原理，就是让液压油成为介质并通过这一介质来完成能量的传递，其主要思想是由若干液压元件放在一起就成为了液压回路从而实现液压传动的目的。然后纤细介绍了免烧砌块成型机的主要机构组成以及设备的基本工作原理，然后紧接着免烧砌块成型机的主要执行机构进行设计并绘制了免烧砌块成型机主要部件结构图，只有在充分了解免烧砌块成型机工作原理的基础上才能完成下面一系列有关免烧砌块成型机的设计工作，此外本文还对Pro/E软件做了简单的介绍，并通过它完成了免烧砌块成型机三维造型，然后利用Pro/E的分解功能得到主要执行机构的爆炸图，从而使人们能够更加清晰明了认识免烧砌块成型机的结构组成及其工作原理，对下一步免烧砌块成型机振台的改进设计以及液压泵站的设计都起到非常重要的作用。2.1免烧砌块成型机的执行机构2.1.1主要部件的设计免烧砌块成型机主要是由机架、液压马达、电机、振台、半圆形偏心块、同步齿轮箱、布料车、压模、凹模箱等机构组合而成的,他们主要完成布料车布料、压模挤压砖料、振台振实砖料、出模等一系列动作，需要注意的是在布料车的设计过程中，应把布料车的尺寸尽量做得大一些以便满足各种不同尺寸的砖对砖料的需求以及减少布料车加料的次数，并且在设计的过程中也应尽量考虑该设备的占地面积以及环保等因素，经过考虑上述几个因素之后，得出该设备的主要执行机构的结构图具体见图1。2.1.2各部件的功能（1）支撑架：主要用来支撑设备的各部件以及承受砌块成型时的压制力。（2）上压头：主要用于砌块的成型加压，另外还在工作中起脱模作用。（3）底板：主要用于砌块的成型和辅助脱模。上升到位时用于砌块的成形，下降时和上压头一起将成型砌块从模具中脱出。（4）送板机构：主要用于传送托板。（5）布料小车：主要完成将料斗中的料送入模具成型。（6）模具：位于工作台上，选用不同的模具，可生产不同类型的砌块。（7）工作台：用于安装模具，为布料小车提供运动轨道，另外在成型过程中起振动作用。（8）料斗：用来储存物料。（9）物料输送机构：将配好的料输送到料斗中。（10）出块机构：将底板上的成型砌块送出。（11）控制柜：实施砌块成型机的控制。（12）液压系统：实施布料小车和砌块压制系统的驱动。2.2免烧砌块成型机的工作过程将托板送到模具下部的底板上，底板上升至模具底部，布料小车通过往复运动将混合好的料送入模具。模具振动，上压头压下,将模具中的料在振动的同时压实成型;然后上压头下压稍许,底板随上压头下降,底板带动托板和成型砌块下降至最底部;由送板机构将托板和成型砌块一起推出到出块机构，完成砌块生产工作。该砌块成型机为全自动设备，可以实现供料、送板、成型、脱模至出块的全过程自动化生产。工作过程中各元件分别采用机械、电气和液压3种不同的驱动方式。2.3免烧砌块成型机的电气、液压控制原理免烧砌块成型机液压系统的工作原理如图2所示。初始位置:上压头处于上限位，底板处于下限位，布料小车处于右限位。其全自动动作过程如下:(1)启动油泵电机。电磁阀1为电动溢流阀,当电磁阀2至电磁阀8线圈任何一个都不得电时，油路如图2所示，形成自然溢流回路。当电磁阀2~8线圈任何一个得电动作时，电磁阀1线圈也得电,将自然溢流回路切断,形成工作油路。(2)启动送板机构电机,送板。(3)送板到底板上,停止送板。(4)电磁阀2动作，下油缸上行,底板上升。底板上升过程中,通过2对光电开关检测托板是否倾斜,若底板倾斜,则系统停止工作,直到底板放正为止。底板上升到上限位，接近开关SQ5动作,电磁阀2断电,下油缸停止。(5)电磁阀6动作,小车驱动油缸左行,布料小车送料。(6)布料小车左行到左限位，接近开关SQ7动作,电磁阀6断电,小车驱动油缸停止,开始启动布料电机布料,同时振动电机启动,将模具中的物料振实。布料时间一般定为5S。(7)布料结束,电磁阀7动作,小车驱动油缸右行,布料小车后退,退回原位，接近开关SQ8动作,小车驱动油缸停止。为保证模具中有充足的物料,一般要重复(6)、(7)一次。(8)电磁阀5动作，上油缸下行，上压头下降。(9)上压头下降到接近开关SQ2,启动振动电机,开始压振，并保压，使模具中的物料成型。(10)上压头下压到接近开关SQ3,压振结束,开始脱模。(11)电磁阀8动作,蓄能器将单向阀打开,底板随.上压头同步下降,进行脱模。由于此时底板随下压头同步下降,不会把成型砖挤坏。(12)当上压头降至接近开关SQ4处,完成脱模,电磁阀3动作,底板快速下降;同时电磁阀4动作,上压头快速上升到SQ1处,接近开关SQ1动作,上油缸停止。当底板下降到SQ6处,接近开关SQ6动作，下油缸停止。(13)送板机构送板,将底板上的托板和成型砖推出,完成一个自动过程。免烧砌块成型机电气控制系统采用FX1N--60MRPLC和触摸屏联合控制的方式,PLC完成主要控制功能,触摸屏完成系统参数设置、运行状态显示和故障查询等功能,方便用户使用。2.4系统的特点(1)砌块成型机采用液压和电气联合驱动和控制,在满足功能和可靠性前提下,液压部分大大简化,使设备的成本降低，控制变得更为简便。应用独立的液压集成站,避免了由于主机振动对液压系统的影响，从而保证了液压系统工作的可靠性。(2)成型机具有模震和台震2种功能,其振幅可以根据原料的品种和配比进行调节，由于振动功能的特殊效果,使产品的密度和强度均一。对模具采用夹紧技术,使振动效果更优化。另外,根据市场的需求可更换不同的模具,从而可生产出多种型号尺寸和外形的制品，包括实心砌块、空心砌块;及各种颜色步道砖等。(3)脱模过程采用同步随动处理的方式，保证成型砖完整的脱模,提高了成型砌块的成品率。(4)原材料适应性好,可利用废渣生产出高质量的承重或非承重制品。如原料配比为粉煤灰56%,石灰13.6%,石膏2.4%,高炉渣8%,砂20%,添加激发剂,生产出的粉煤灰空心砌块抗压强度可达15MPa。此外，生产出的砌块抗冻性优良,干缩值及耐久性等指标均达到或超过国家标准要求。(5)砌块成型机工作中的主要运动受力较大,但速度较低;而布料小车进退、上压头快退、底板下降时受力较小,速度快。液压系统的泵源采用带压力反馈的限压式变量叶片泵,以降低能耗和减少发热。(6)适用性强、可靠性高。该设备的自动控制与液压控制系统采用三菱PLC和触摸屏联合控制的方式，设备动作可靠,操作方便。用户可以根据不同的原料和不同的模具,来设定相关的参数,从而生产出不同类型的砌块。同时,该设备设定了完善的故障报警装置,当设备出现故障时,系统会自动停机,并可以给出故障点，供维护人员参考;另外,设置了产量查询功能,可以方便地地统计出单班产量和总产量。2.5通过Pro/E对整机进行三维建模由美国公司设计的Pro/E制图软件是一个很受机械工作者欢迎的三维建模软件，Pro/E三维建模软件最显著的一个特点就是参数化，并且人们能够很方便的通过参数化这个特点实现建模，在近几年它成为机械制造领域中的重要角色，因此我们可以说Pro/E是非常出色的三维制图软件之一，参数化这个概念是Pro/E软件第-个提出的，而且它运用的是模块化途径，机械设计工作者可以根据自己的工作需求进行针对性的选择模块安装，而不是一葫芦画瓢的安装所设置的--切模块。Pro/E的独特、不俗功能决定了它有能力将产品从设计到生产的全部过程集中到-起，真正实现了并行工程设计，从而大大的提高了设计机械产品的效率。Pro/E用途很广，它不仅可以用于机械产品的设计也可以用在-一些零部件的受力分析前的建模，此外模块化也是Pro/E三维制图软件的一个重要特点，通过它可以完成实体建模、零件的设计以及装配等等，用户能够按照自己的需求来选择相关功能。通过利用Pro/E三维制图软件对免烧砌块成型机中的机架、布料车、压模、振台、凹模以及料斗等主要部件分别进行三维建模，在完成免烧砌块成型机各个零部件的三维造型之后，然后再分别保存到同一个文件夹里，等到免烧砖自动成型机上所有零部件都建好模之后，再点击Pro/E界面中的装配图标对文件夹里的零部件依次进行装配，装配好之后对各个零部件的颜色进行渲染，增强免烧砖自动成型机的立体感，。控制系统的设计3.1免烧砌块成型机控制系统的设计根据设计方案的要求选择了PLC作为免烧砌块成型机的控制系统，根据免烧砌块成型机在各种不同情况下的操作模式以及工作流程完成了免烧砌块成型机控制系统中的I/O点代号、地址的分配，此外还完成了指令语句表的编写以及控制面板界面的设计工作。3.1.1确定PLC作为控制方案PLC在最近几年得到迅猛发展，由于它具有其他设备不可比拟的可靠性与实用性，因此它必将是未来制造业发展的趋势。可靠性、灵活性以及精确性将是未来生产设备以及自动化生产线的发展趋势，PLC的出现正是响应这一需求，在工业微处理器中常常能见它的身影，它以强大的功能以及容易使用的优点的得到大多数人的认可，目前它已经被交通、电子、机械等各行各业广泛采用，将其与继电器控制系统以及单片机控制系统相比较，我们发现PpLC在灵活性、简易程度等方面远在它们之上,因此经过我们研究决定，最终决定使用PLC控制系统作为免烧砖自动成型机的控制方案。目前市面的PLC种类虽然多种多样，但是他们工作的基本原理以及硬件结构大体是一样的，它的结构与一般微型计算机系统基本相同，具体结构关系如图3所示。图3PLC基本结构框图但是由于每一种控制方式都有它的优点和缺点，就拿单片机控制系统的例子来说，硬件以及软件都是单片机系统设计过程中所要遇到的，并且他们都需要事先论证其合理性，只有在确定所定制的方案合理后才能接下去完成制作印制板以及编写相应的程序，因此此过程相对比较复杂，不适合用在免烧砖自动成型机，另外由于继电器在可靠性方面不是很好、连线也比较繁琐而且它和微机搭配起来也不是那么容易,这些因素决定着它不能成为免烧砖自动成型机的控制系统，而PLC在这几个些方面会好得多，尤其它能够在较差的工作环境下正常运转，就凭这一点就比单片机以及继电器好得多，而PLC不仅在硬件方面还是在软件方面都比前面几个控制方案好得多，因此它能够出色的胜任免烧砖自动成型机的控制系统。我们分别把光电开关、限位开关以及控制按钮都装到本系统输入设备的控制面板上,而一些电机的启动停止以及电磁离合器和电磁阀的开闭控制这些都属于输出设备的范畴,具体的控制结构如下图4所示。图4控制结构框图3.1.2I/O点数、编号、地址与PLC型号经过统计我们得出控制系统的输入信号有23个，而且必须考虑到有15%的备用点，即23x(1+15%)=26.46，取整数为27，因此一共需要27个输入点，而有输出信号15个也一样考虑到有15%的备用点即15x(1+15%)=17.25，取整数为18，因此共需要18个输出点，考虑到设备输入/输出的点数，我们采用三菱公司生产的FX2-64MT型号的PLC,这种型号的PLC的输入点数是32，输出点数也是32，因此符合。上述要求，具体输入/输出I/O代号、地址如表1、表2所示，由于制砖机通常昼夜都工作而且效率都比较高，因此我们采用晶体管输出的方式，另外FX2-64MT型PLC具有功能较强、用户程序存储器容大、智能化程度较高是作为免烧砌块成型机控制系统的最佳选择。表1输入I/O分配表表2输出I/O分配表3.2梯形图3.2.1编制梯形图得到梯形图如图5所示。图5梯形图5.2.2对梯形图进行解读控制部分的PLC进入正常工作之后，传送带电机、搅拌电机、输送电机以及液压站电机分别开始工作，X0、X2、X4、X6闭合时，T201定时器开始定时，Y4接通1Y得电，托板开始向前移动，T201定时器定时0.8s之后，托板向前移动到指定位置时1Y断电;托板移动到指定位置后，X24限位开关闭合T203定时器开始定时，Y6接通3Y得电，布料车开始移动，T203定时器定时1s后3Y失电布料车移动到指定位置;布料车移动到指定位置位后限位开关X22接通，T204定时器开始定时，Y7接通,4Y得电布料车开始向后退，T204定时器定时0.4s后4Y失电，布料车退回到原来的位置;布料车退回到原来的位置后限位开关X23接通，定时器T205、T208同一时间定时(T205定时器控制Y10、Y12接通状态，T208控制Y13接通状态)，Y10、Y12、Y13接通,5Y、7Y、8Y得电，压头下降开始，经过0.5s的定时后,8Y失电，压模下降到指定位置;此时T205定时器紧接着定时5s.5Y、7Y继续得电，进入压头挤压砖料阶段;压头挤压砖料结束之后，T205被

接通，T202开始定时，定时0.4s后2Y失电，托板退回到原来位置;托板回到原来位置之后X25限位开关接通，T207定时器定时开始(T207定时器同时完成对Y10、Y12、Y13接通状态的控制)，Y10、Y12、Y13接通,5Y.7Y、8Y得电，压头开始下行，经过0.15s的定时之后,5Y、7Y、8Y失电，压头下降，模腔中的免烧砌块就脱落下来;脱砖完成后，T207接通，T206开始定时，Y11接通6Y得电，压头开始归位，定时0.3s后6Y失电，压模归位。从而免烧砌块成型机完成了一个生产周期的动作，接下去就是不断循环。(2)当免烧砖自动成型机系统发生故障，不能使用PLC控制系统进行控制时，我们可以使用手动的方式完成对免烧砌块成型机的控制。3.2.3编制指令语句表得到PLC指令语句表如下。3.3控制面板与功能说明格局免烧砌块成型机的工作流程以及控制要求，我们对免烧砌块成型机的控制面板进行设计，具体操作如图6所示。图6控制面板操作界面自动控制：自动控制功能就是不需要人工进行操作，由设备自行完成运转的功能，我们在控制面板上设置自动/手动开关。当设备开始进行工作时，将自动/手动转换开关调到自动这一侧，之后再依次让搅拌电机、输送电机、传送电机以及液压电机进入工作状态，需要注意的是设备在工作之前如果没有复位的画，我们可以通过系统复位的按钮来实现系统复位，复位的时候手必须长按按钮直到复位为止，若设备在工作过程中需要终止某个工序，我们可以通过按启动按钮下方的终止按钮来实现终止该工序的进行，若要继续进行则可以重新按操作界面上的启动按钮。手动控制：当设备的某个部位发生故障，设备不能够正常工作下，特别是在系统进行调试的时候，需要人工进行适当的干预时，我们可以把自动手动转换开关调为手动进行控制，然后在人工的操作下进行工作。免烧砌块的发展问题和前景4.1存在问题及原因分析4.1.1墙体开裂与防治裂纹主要发生在:内外墙连结处的内墙.上部,呈八字型斜裂缝;山墙中部、门窗洞口上下呈45°斜裂;屋顶女儿墙水平裂纹。裂纹成为制约免烧砌块发展和推广应用的瓶颈。裂纹产生的原因主要有三点:①由外载荷变化引起的裂缝;②由于温度、不均匀沉降和膨胀变形引起的裂缝;③由于施工质量、材料不合格等引起的裂缝。常见的裂缝有温度裂缝、干燥收缩裂缝和温度干缩共同产生的裂缝三种类型。裂缝产生原因分析如下:（1）温度裂缝温度变形引起的温度应力足够大时,就会导致砌块产生温度裂缝。常见于现浇钢筋混凝土平屋盖房屋顶层两端的墙体上,若在门窗洞边的一般为正八字斜裂缝,在平屋顶下或屋顶圈梁下一般为沿砖灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝。导致平屋顶下砌块裂缝的原因,是由于免筋混凝土顶板的温度要比其下的墙体高得多,而钢筋混凝土顶板的线膨胀系数与免烧砖砌块大致相当,在墙体中产生的应力分布为两端较大、中间渐小、顶层大、下部小。（2）干燥收缩裂缝掺渣使免烧砌块随着含水量的降低,会产生较大的干缩变形。其干缩率约为0.3mm/m~0.4mm/m,它相当于25C~40C的温度变形,可见干缩变形的影响很大。其特征是早期发展比较快,免烧砖放置28d可完成50%左右的干缩变形，以后逐渐变慢,几年后才停止干缩。（3）温度干缩裂缝它是砌块上同时存在温度和干缩共同作用的裂缝,在墙体上的分布可为这两种裂缝的组合,其后果往往较单一因素更严重。4.1.2冻害问题在寒冷的北方，特别是冬季多雨雪的严寒地区,如吉林、黑龙江省雪水侵人砖墙体后反复冻融造成墙体冻坏,砖材层层剥落,使该地区人们不敢使用这类产品。粉煤灰颗粒细、颗粒级配欠佳，如制造工艺不当,致使制品密实度不高、空隙率较大,吸水率高所产生。4.1.3砌体抗剪强度低蒸压灰砂砌块或蒸压粉煤灰砌块与水泥砂浆粘结力较低,致使蒸压灰砂砌块或蒸压粉煤灰砌块的抗剪强度仅是烧结实心粘土砖墙砌块的70%，影响其在抗震建筑中的使用效果。4.1.4概念问题产品生产者,建筑设计者及产品使用者认为只要砌块的抗压强度足够就行。这一观点用于烧结实心粘土砖是可以的、正确的,因为烧结实心粘土砖的干燥收缩值小,仅有0.1mm/m。几千年使用实践也证实了它的体积稳定性,建筑墙体不会因为其千燥收缩而产生裂缝。对于非烧结制品抗压强度指标满足要求是必需的,不可缺少的。但因为它的干燥收缩值大，比烧结实心粘土砖高出5~12倍,因此只考虑抗压强度是远远不够的。也就是说，抗压强度是必需的,但不是充分的。必须同时考虑和控制材料千燥收缩值。4.1.5标准问题我国非烧结砌块的产品标准指标普遍偏低，抗压强度指标一般定为10MPa,干燥收缩值定为0.5~0.8mn/m,有的更高。市场准人门槛太低,这反映出砖坯压制密实度不高,养护不够充分,抗变形能力差。德国免烧制品抗压强度普遍比我国高,蒸压灰砂砖的抗压强度在20~40MPa,甚至可以更高。干燥收缩值较低。由此可见我国对非烧结制品产品性能指标定得偏低,是导致建筑墙体开裂的政策性原因。4.1.6生产装备问题成型是非烧结砌块生产的关键工序,成型机械是非烧结制品生产的关键设备。由于我国经济发展相对落后,装备制造业能力不强、制造水平不高,加上我国经济落后社会生产力低下，社会投资及消费能力弱、砖的价格低，对质量好、价值高的设备用不起，因而我国非烧结制品生产装备水平低,制造粗糙,性能相对较差，工艺配备不完整。4.1.7投资不足，急功近利，设备简陋，管理落后投资不足导致选用简陋工艺、价格低、性能差、制造粗糙的设备以及尽可能不采用高压蒸气养护，而选用常压蒸气养护或自然养护，即使采用蒸压养护也千方百计降低养护压力和缩短养护周期，导致非烧结制品中决定抗压强度和干燥收缩值的结晶体数量不足、结晶度不够,而使产品抗压强度不高、干燥收缩值大。4.1.8研究开发墙体材料在我国国民经济中历来是一个微不足道的小行业，一直受不到国家重视，在国家经费和项目安排上十分靠后。几十年来很少得到国家在研究开发经费上足够的支持。企业规模小，产品价格低，盈利能力弱，企业既没有开发创新的议室，也没有足够的能力。即使经过力争争取到一点经费也是杯水车薪，无力深入研究，造成研究缺失。这就是导致该行业今天这种状况的原因之一。4.2对今后发展的思考与建议工艺的合理性。为了实现节能和投资少、建设快，国内多采用半干法压制成型、自然养护工艺。对于高压蒸汽养护，虽然扩大了就地取材的多功能用途,砖的质量好、养护期短,但每万块能耗高达1.194l标煤,接近于烧结砖和灰砂砖能耗。至于塑性挤出法工艺,其优点是建厂投资小，为烧结砖投资的2/3,无需干燥焙烧、节能,而且适用面广。当烧砖厂土源枯竭时,可改产免烧砌块。其缺点是塑性挤出法需含土多,由于土的颗粒细,比表面积大，因而固结需要的水泥投人量大(达20%),致使产品成本增加。（2）从生产工艺防止免烧砌块开裂。减少免烧砌块的干燥收缩值。a.优选原料、优化制、优化骨料、颗粒级配。b.选用大吨位、高压强自动液压压机,采用双面多次冲压液压加压成型。消除砖坯分层,提高砖坯密实度。对于振动成型要选用激振力大的大型自动砌块成型机。c.选择合理的蒸压养护制度,优化水化硅酸钙水热合成条件,形成数量充足、结晶度良好、强度高、收缩值小的托勃莫来石结晶和硬硅酸钙石晶体,使砖的抗压强度>200kg/cm2,干燥收缩值≤0.2mm/m。研究改进模具结构，改善表面状况，或使用专用砌筑砂浆和抹灰砂浆,提高砂浆与砖的粘结强度和砌体的抗剪强度。（3）制定新标准、修订老标准,提高产品的各项性能标准。特别要将干燥收缩值和抗冻性作为合格产品的指标,不达标者不准生产和销售使用。（4）加强材料基础研究和设备开发。改进材料的基础性能,增强建筑结构措施,科学合理用好免烧砖,使其在墙体材料革新中真正发挥出骨干作用。目前,由于免烧砖价格偏高,与黏土砖相比缺乏竞争力。因此，应该优先在那些缺土少石、缺煤和砍柴烧砖，且水泥能够供应，砖价有竞争力的地区推广。同时要降低成本,提高市场竞争能力。免烧砌块是一种新产品,开发时间不长，有许多问题有待认识和研究改进，工艺装备有待进一步定型和完善，产品标准和建筑设计施工规范需要编制或补充。因此,免烧砌块的推广应抓点示范,以点带面,再进一步扩大范围,在地区和全国推广。4.3发展前景从社会和经济效益来看，免烧砌块工艺简单、设备少、投资小；可以利用劣质土、含砂山土、页岩、某些尾矿等原料有利于开山造地、保护农田和森林。由于免烧砌块无需烘干和焙烧，是一种节能型墙体材料。在劳动生产率方面，也比烧结砖提高1.5-3倍，且产品外观整齐美观，很适合广大农村，特别是经济发展较慢的边远地区和山区开发。为我国农村特别是缺煤砍柴烧砖地区的墙体材料提供了新的途径。我国人口多，可耕地少，在占全世界可耕地7%的土地上，要养活占全世界25%的人口，这是一项非常艰巨而长远的任务。想尽一切办法，节约每一亩耕地，这是每个公民的责任。发展免烧砌体对节土节地具有重要的现实意义。因此，免烧砌体的开发工作，必须全面规划，有组织有计划地的进行。要适应当地市场需要和结合当地资源、原材料条件，因地制宜、积极有效地发展。生产厂除要努力提高产品质量外，还应大力宣传，解决广大群众中一些不正确的观念和顾虑。建议政府有关部门对这种新产品给予优惠政策并以扶持。广大科技工作者应该帮主企业选择合适的原材料配比、工艺和设备，开发各种工业废渣的利用，以提高企业的经济效益，使免烧砌体健康稳步的发展，进而促进免烧砌块成型机的大力发展。国家有关产业政策已经把新型建材及其生产产技术装备的开发提到重要日程。随着国家对170个大中城市禁用实心黏土转政策的全面实施，国内对砌块成型机械的需求将不断扩大。该设备正是在这种背景下研制成功的，并且已在郑州鑫隆机械制造有限公司投入生产，进过1年多的运行表明，该设备可靠性高，产量大，砌块一次成型率高，砌块质量符合国家标准，用户反映良好。总结与展望本文设计了免烧砌块成型机的控制系统，提高了免烧砌块生产厂家的产品生产效率，为免烧砌块生厂厂家创造了更多的剩余价值，从而推动了新一代建材设备（免烧砌块成型机）在国内市场的发展。免烧砌块成型机是近年来发展较快的一种新型设备。本文提出了一种免烧砌块成型机的结构设计方案，采用机、电、液三结合的控制方法，利用工业废料生产的砌块成型后不需要烧结、蒸烘处理，经自然养护后即可使用，既充分利用废料，又节省土地，不产生二次污染，是一项符合现代环保及建材行业发展的设备。本文以后设计的工作展望：由于免烧砌块成型机的工作环境比较恶劣，粉尘比较严重，因此由于粉尘引起的机械故障屡见不鲜，这不仅大大影像工厂的生产效率，而且在一定程度上也会影响免烧砌块的生产质量，因此在今后的研究中可以考虑研制一种能够在较为恶劣的环境中高效工作的免烧砌块成型机。当前设备在振实环节中振台振动的方向只有上下振动，为了让模腔内部在振实环节上能布更多的砖料从而生产出更为坚实的免烧砌块，我们可以再振动箱内部偏心轴上再装两个平行偏心块，通过调整它们的相对位置与转速从而实现振台左右振动的效果。免烧砌块成型机在生产过程中难免会出现一些故障，为了能减少厂家因为故障而停止生产造成的损失，以最短的时间找出故障源，因而在控制部分我们可以考虑设计一个故障检测装置用来快速检测设备生产过程中出现的各种故障。降低能耗，突出解决能耗偏高的问题，争取在低能耗的情况下实现高产、优质的目的