1 制造背景

在电池加酸工序中，电池托盘在输送带上摆放一直由人工完成，无形中增加了加酸工序员工的劳动强度，降低了工作效率。自主研发设计托盘自动摆放设备，实现机器代人，成功地解决了这个问题。

2 设备结构简介

该设备由托盘自动摆放机由主体机架，托盘定位架，托盘移动机构，升降机构，托盘夹紧机构，托盘分离机构，气动控制，电气控制系统组成。参见图1，图2。

1-托盘存放架及机架，2-托架系统，3-定位系统，4-托盘夹紧系统，5-托盘分离系统，6-控制系统,7-报警系统。

图1 自动托盘摆放机照片 Fig.1 Photo of battery salver putting machine

图2 自动托盘摆放机图纸 Fig.2 Blueprint of battery salver putting machine

3 设备设计要点

3.1 托盘分离机构

托盘长时间使用会有些变形，垂直叠放在一起不容易分开，夹托盘时可能两个一起带起来，所以设计了托盘分离夹具，采用两个气缸垂直复合安装。首先一个气缸(复合气缸2)带动夹具插入到两个托盘之间，托架上升时，另一个气缸(复合气缸1)同时向下伸出，这样使叠在一起的托盘分离，保证每次夹紧夹具只夹取一个托盘。

3.2 托盘数量少报警

码放在一起的托盘高度，通过升降气缸中间安装一个磁感应开关报警，提醒工人及时添加托盘。

机械密封，主要由金属滑板、压紧装置(弹性元件)、橡胶织物等三大部分组成，常见的机械密封以弹簧式机械密封为主。

3.3 输送带末端托盘检测

通过光电开关检测，一旦托盘没了，光电开关发送信号给PLC，输送带启动，输送托盘，同时托盘自动摆放机启动，夹取托盘。

3.4 单线圈控制

为了节约PLC的输入输出点，复合气缸1和复合气缸2气动控制电磁阀采用单线圈控制，即电磁阀线圈得电时，气缸推出，失电时，气缸自动退回。

4 托盘自动摆放机的动作要求

4.1 手动调整操作

要求每一步要求能够实现手动操作，以便于调整。

一言以蔽之，课程整合即旨在通过学校教学时空的重新分配，引导学校思考存在的价值和育人模式，重新组织教育要素，调整教学秩序；引导教师重新思考学科本质、跨学科的必要性和多路径选择，引导学生穿跨学科壁垒，联通直接知识与间接知识，关联知识与生活，彰显学习的实践性与创新性，过与以往不同的学校生活。

4.1.1 托架定位气缸推出/退回(向前/向后)；

【(托架升降气缸在后位(I2.2=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)】:按托架定位气缸退回按钮(I0.5=1),Q0.1接通并自锁，线圈KA2得电，托架定位气缸退回。退回到位，感应到后端磁性开关，I2.1=1,Q0.1断开，电磁阀线圈KA2失电，托架定位气缸退回停止。(手动程序网路3)。

4.1.3 托盘夹紧气缸推出/退回(实现夹具的夹紧/松开)；

4.1.4 托盘分离复合气缸1推出/退回(向下/向上)；

研究组应用螺旋CT检查诊断。选择德国西门子Siemens SOMATOM DefinitionAS+128层4D螺旋CT对患者进行检查。层厚设置为5mm～5.5mm，层距设置为4.5mm～5.0mm[2]。

4.1.5 托盘分离复合气缸2推出/退回(向前/向后)。

4.2 自动循环过程自动循环开始的必备条件

4.2.1 各个气缸位置(对应磁性开关状态)

4.2.1.1 托架升降气缸上位；

手工码垛托盘——(托架定位气缸在前位)——按下自动循环按钮——托架升降气缸向下到位——托盘夹紧气缸伸出——夹紧托盘——托盘分离复合气缸2伸出——托架升降气缸向上——托盘分离复合气缸1向下伸出——托盘分离复合气缸2退回——托盘分离复合气缸1向上退回——托架定位气缸退回——托架升降气缸向下到位——夹紧气缸退回(放下托盘)——托架升降气缸向上到位——托架定位气缸伸出到位——整个托架回到原位——前端托盘移位——光电开关发送托盘缺少信号——输送链板起动——下一个自动循环开始……。

腰椎间盘突出是骨科治疗中常见疾病类型，多由外力原因造成的腰椎纤维破裂所致，具有较高发病率和突发性，患者在发病急性期常存在腰椎疼痛、患侧下肢疼痛等症状，对其运动机能和生活质量均造成一定影响。目前在我国主要采用中医针灸方法对此类病症进行治疗，且临床疗效较好，但由于仅凭经验在进行穴位选取时，常存在一定治疗偏差性，影响疗效[1]。因此，为对比研究在MRI影像辅助下实施夹脊穴深刺对腰椎间盘突出急性期患者所具有的治疗效果及对生活质量的影响，故开展本次研究，报告如下。

4.2.1.3 托盘夹紧气缸后位；

4.2.1.4 托盘分离复合气缸1上位；

4.2.1.5 托盘分离复合气缸2 后位；

6.3.6 托盘夹具夹紧

4.2.2.1 手动/自动旋钮开关在自动位置；

4.2.2.2 急停按钮拔出。

设置w ij和w jk的初始连接权值，初始连接权值是在(-1，1)区间随机选取的非零值，同时给定计算精度值ε(ε＞0)。

4.2.3 连锁条件具备(光电开关状态)

4.2.3.1 输送带末端没有托盘；

目前高速公路风险管理模式是基于传统安全管理模式建立起来的，主要包括组织架构、安全管理目标、风险管理职责界定、教育培训以及风险评估等. 虽然这种风险管理模式在风险管控方面取得了一定的成效，但仍存在以下不足：

4.2.3.2 托盘存放架上托盘数量充足(托盘缺少无报警)；

4.3 急停控制：

遇到紧急情况时，停止所有动作，各相关机构归回原位。

本文研究了激光功率对不同基材的力学性能及其刻型质量的影响，探索激光刻型过程中基材热影响区性能所受的影响。

4.4 设备自动循环过程：

4.2.1.2 托架定位气缸前位；

5 PLC的选择及输入/输出点的地址分配及PLC外部接线

根据功能动作要求，该设备自动循环有很多连锁控制，输入信号多；而控制气缸只有5个，输出信号相对不多。经过对所有的开关，按钮，电磁阀等动作进行计算，并对PLC 输入/输出点优化得出：输入信号30个，输出信号10个，选用西门子PLC S7-200 CPU 224XP CN AC/DC/RLY另加一个16点(EM221 16DI，24DC)数字量扩展输入模块作为控制系统核心即可以满足要求。

评估师应该客观的进行评估。在评估过程中，评估师需要多通过数据支撑并降低人为主观因素影响(如评估师的个人偏见)，以保持客观性。

5.1 PLC输入/输出地址分配表(表1)

输入地址地址名称输入地址地址名称输入地址地址名称输出地址地址名称输出地址地址名称I0.0急停按钮I1.0托盘夹具夹紧按钮I2.2托架升降上位感应开关I3.2托盘少检测报警感应开关Q0.2托架升降向上I0.1自动起动按钮I1.1托盘夹具松开按钮I2.3托架放下托盘感应开关I3.3夹到托盘光电检测Q0.3托架升降向下I0.2旋钮自动位置I1.2空,备用I2.4托盘夹具前位感应开关I3.4输送带托盘检测光电开关Q0.4托盘夹具夹紧I0.3旋钮手动位置I1.3复合气缸1向下按钮I2.5托盘夹具后位感应开关I3.5输送带起动连锁Q0.5托盘夹具松开I0.4托架定位推出按钮I1.4复合气缸2向前按钮I2.6复合气缸1上位感应开关I3.7复位按钮Q0.6空,备用I0.5托架定位退回按钮I1.5空,备用I2.7复合气缸1下位感应开关输出地址地址名称Q0.7复合气缸1向下I0.6托架升降向上按钮I2.0托架定位前位感应开关I3.0复合气缸2前位感应开关Q0.0托架定位推出Q1.0复合气缸2推出I0.7托架升降向下按钮I2.1托架定位后位感应开关I3.1复合气缸2后位感应开关Q0.1托架定位退回Q1.1托盘少报警

5.2 PLC外部接线图(图3)

图3 电池托盘自动摆放机PLC外部接线图 Fig.3 External wiring diagram of PLC in battery salver putting machine

6 顺序控制程序的设计与编写

6.1 编写循序控制流程图(图4)

图4 托盘自动摆放机自动循环动作流程图(左) 托盘自动摆放机顺序功能图(右) Fig.4 Automatic cycle flow chart of battery salver putting machine(left),Sequential function chart of battery salver putting machine(right)

6.1.1 顺序控制简介

顺序控制就是按照生产工艺事先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，按照内部状态和实际的顺序，使生产过程中各个执行机构自动地按照一定的顺序进行工作。使用顺序控制设计法时，首先要根据系统的工艺过程画出顺序功能图(Sequential Function Chart)，然后将顺序功能图转换成梯形图(LAD)或者语句表(STL)。

顺序功能图又叫状态流程图或者状态转移图，顺序功能图编程语言是基于工艺流程的高级语言。它是用图形符号和文字表达相结合的方法，包含电气、液压、气动和机械控制系统或系统某些部分的控制过程、功能和特性的一种通用语言。

在功能表图中，把一个过程循环分解称若干个清晰的连续阶段，称之为“步” ，步与步之间由“转换”分隔。当两步之间的转换条件满足，并实现转换，上一步的活动结束，而下一步的活动开始。一个过程循环分的步越多，对过程的描述就越准确[1,2]。

除了体重，你的身高和书本大小也是选购书包的参照标准。你挑选的书包需要有足够的空间来装书和文具，在符合条件的书包中，最好选择小一点儿的。通常情况下，书包的宽度应该小于你的身体宽度。把书包背上身后，书包底端应该在腰以上10厘米处，而不是耷拉在屁股上；书包顶端应该低于你的头。作为6～9岁的中低年级小学生，你的书包大小在39厘米左右比较适宜。

6.1.2 顺序控制功能图的绘制

根据托盘自动摆放机的动作的实际情况，前一个动作完成后再开始下一个动作，动作之间环环相扣，因而适合用顺序控制程序的方法来编写控制程序，为此，首先画出顺序功能图，见图4。

6.2 PLC 控制程序的编写

6.2.1 主程序(OB)编程要点：

6.2.1.1 主程序(OB)编制时包括调用 2 个子程序，即自动循环控制子程序(子程序1)和手动方式调试子程序(子程序2)；

6.2.1.2 用一个三位钮子开关，可以分别旋至自动位置，空位置，手动位置。自动位置(I0.2=1)，调用自动循环子程序1(SBR-1)；手动位置(I0.3=1)：调用手动控制程序子程序2(SBR-2)；放在空位置上时程序没动作；

6.2.1.3 主程序包括紧急控制程序，即中断子程序，在发生紧急情况时，按下急停控制按钮，设备相应的机构回归原位。

6.3 手动调试控制程序编写(便于调整各个功能及实际位置)：

6.3.1 首先，手动/自动三位钮子开关扳至手动位置

以造影检查联合实验室检查结果作为金标准，观察急性胸痛患者的超声心动图检查结果，具体包括EKG与典型ST段抬高、EKG表现正常、完全性左束支传导阻滞、非ST段抬高的患者且有轻微的ST-T变化，计算检出率。

6.3.4 托架升降气缸向上

梁伟江等[14]采用半枫荷的提取物，用SD大鼠开展持续力竭游泳血瘀试验，发现不同极性半枫荷提取物均能改善大鼠的血瘀状态、液流变学及凝血相关指标，其中以水部位的作用最强，且水部位的作用表现出明显的量效关系，因此认为半枫荷的提取物(水部位)具有显著的活血化瘀的功能。但半枫荷活血化瘀的具体作用机制及其有效成分尚不清楚，有待进一步的研究。

6.3.2 托架定位气缸推出

【托架升降气缸在后位(I2.2=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)】:按托架定位气缸推出按钮(I0.4=1),Q0.0接通并自锁，线圈KA1得电，托架定位气缸推出。推出到位，感应到前端磁性开关，I2.0=1,Q0.0断开，电磁阀线圈KA1失电，托架定位气缸推出停止。(手动程序网路2)。

6.3.3 托架定位气缸退回

4.1.2 托架升降气缸推出/退回(向下/向上)；

I0.3=1，主程序执行调用手动子程序(SBR-2)。

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)，复合气缸2在后位(I3.1=0),托盘夹具气缸在后位(I2.5=1)】:按托架升降向上按钮(I0.6=1),Q0.2接通并自锁，线圈KA3得电，托架升降向上。向上到位，感应到上端磁性开关，I2.2=1,Q0.2断开，电磁阀线圈KA3失电，托架升降向上停止。(手动程序网路4)。

6.3.5 托架升降气缸向下

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)，复合气缸2在后位(I3.1=0),托盘夹具夹紧气缸在后位(I2.5=1)】:按托架升降下降按钮(I0.7=1),Q0.2接通并自锁，线圈KA4得电，托架升降向下。向下到位，感应到托盘缺少报警磁性开关，I3.2=1,Q0.2断开，电磁阀线圈KA4失电，托架升降向下停止。(手动程序网路5)。

研究组护理后的EPDS评分（5.16±1.21）分，常规组护理后的EPDS评分（10.83±1.58）分，组间对比差异具有统计学意义（t=-28.491 0，P=0.019 9，P＜0.05）。

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)，复合气缸2在后位(I3.1=0),托盘夹紧气缸在后位(I2.5=1)】:按托盘夹具夹紧按钮(I1.0=1),Q0.4接通并自锁，线圈KA5得电，托盘夹紧。夹紧到位，感应到前端磁性开关，I2.4=1,Q0.4断开，电磁阀线圈KA5失电，托盘夹具夹紧停止。(手动程序网路6)。

6.3.7 托盘夹具松开

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，复合气缸1在上位(I2.6=1)，复合气缸2在后位(I3.1=0),托盘夹紧气缸在后位(I2.5=1)】:按托盘夹具松开按钮(I1.1=1),Q0.5接通并自锁，线圈KA6得电，托盘松开。松开到位，感应到后端磁性开关，I2.5=1,Q0.5断开，电磁阀线圈KA6失电，托盘夹具松开停止。(手动程序网路7)。

6.3.8 复合气缸1向下

入口引入空间的设计采用的是先抑后扬的手法，不仅增加了院落空间的层次，还符合现代居住景观的功能要求，即居住私密性的要求。

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，托架升降气缸在上位(I2.2=1)，托盘夹紧气缸在后位(I2.5=1)】:按复合气缸1向下按钮(I1.3=1),Q0.7接通并自锁，线圈KA8得电，复合气缸1向下。向下到位，感应到下端磁性开关，I2.7=1,Q0.7断开，电磁阀线圈KA8失电，复合气缸1向下停止。(手动程序网路8)，复合气缸1向上回位(由于该气缸是单线圈电磁阀控制，线圈失电即退回原位)。

6.3.9 复合气缸2向前

【托架定位气缸在前位(I2.0=1)，托架升降气缸在上位(I2.2=1)，托盘夹紧气缸在后位(I2.5=1)】:按复合气缸2向前按钮(I1.4=1),Q1.0接通并自锁，线圈KA9得电，复合气缸2向前。向前到位，感应到前位磁性开关，I3.0=1,Q1.0断开，电磁阀线圈KA9失电，复合气缸2向前停止。(手动程序网路9)。复合气缸2向后回位(由于该气缸是单线圈电磁阀控制，线圈失电即退回原位)。

6.4 自动循环控制程序的编写

自动控制程序编写，就是实现顺序功能图标注的自动循环动作要求。

7 效果验证

电池托盘自动摆放机研制成功投入生产使用以来，性能稳定，满足生产要求，实现了机器代人，降低了劳动强度，提高了人效，使用效果良好。

参考文献：

[1] 郑凤翼.西门子S7-200系列PLC简明读本[M].机械工业出版社,2013年1月第一版.

[2] 李方园等.零起点学西门子S7-200 PLC[M].机械工业出版社,2012年5月第一版.