Steuerungslösung für den automatischen Fütterungsmechanismus der Produktionslinie basierend auf Zeitrelais

I. Lösungsoberblick​
Diese Lösung zielt darauf ab, ein stabiles, effizientes und wirtschaftliches elektrisches Steuersystem für den automatischen Fütterungsmechanismus einer Produktionslinie zu entwerfen. Als Starteinheit der Produktionslinie besteht die Hauptaufgabe dieses Mechanismus darin, Werkstücke automatisch und geordnet aus dem Speicherbehälter auf das Materialplattform zu schieben, sie dort für eine vorbestimmte Zeit zu halten und dann an den nächsten Arbeitsplatz zu übergeben. Der Kern der Lösung besteht darin, einen Gleichstrom-Elektromagnetischen Zeitschalter auszuwählen, um eine präzise 2-Sekunden-Verzögerungssteuerung der Werkstücke auf der Materialplattform zu erreichen und so einen genauen Produktionsrhythmus sicherzustellen.

​II. Auswahl und Analyse der Schlüsselkomponenten​

​Zeitschalter (Kernsteuerelement)​​

• Auswahl: Gleichstrom-Elektromagnetischer Zeitschalter.
• Auswahlgrund:
• ​Anpassbarkeit:​​ Der Fütterungsmechanismus der Produktionslinie zeichnet sich durch hohe Wiederholbarkeit und häufige Betriebszyklen aus. Der Gleichstrom-Elektromagnetische Schalter, mit seiner einfachen Struktur, langer Lebensdauer und hoher Zulässiger Aktivierungsanzahl, erfüllt diese Hochfrequenzanforderungen perfekt.
• ​Wirtschaftlichkeit:​​ Im Vergleich zu Synchrongeneratortypen ist er kostengünstiger und hilft, die Gesamtkosten zu senken.
• ​Funktionsübereinstimmung:​​ Die erforderliche 2-Sekunden-Verzögerung liegt innerhalb seines typischen Verzögerungsbereichs (0,3–5,5 Sekunden), und die Stromaus-Verzögerungsfunktion, die in dieser Lösung benötigt wird, ist eine Spezialität des Gleichstrom-Elektromagnetischen Typs.

​Arbeitsprinzip:​​ In dieser Lösung wird seine Stromaus-Verzögerungseigenschaft genutzt. Nachdem der Stoßzylinder seine Aktion abgeschlossen hat (Trigger-Signal verschwindet), wird die Spule des Zeitschalters entmagnetisiert, und seine Stromaus-Verzögerungskontakte beginnen mit der Zeitmessung. Nach einer 2-Sekunden-Verzögerung werden die Kontakte aktiviert und senden ein Signal, um den nächsten Zyklus zu starten oder den Fördermechanismus zu aktivieren.

​Zylinder mit Magnetschalter (Positionserfassung und Antrieb)​​

• ​Funktion:​​ Erkennt präzise die Kolbenpositionen des Stoß- und Klemmzylinders (ausgefahren und eingerastet) und liefert Rückmeldungssignale an die SPS oder die Steuerschaltung, was die Grundlage für die sequenzielle Prozesssteuerung bildet.
• ​Hauptmerkmale:​​ Einfache Montage und Justierung, mit Erfassungspunkten, die durch Verschieben und Festziehen von Bolzen eingestellt werden; blaues Kabel verbindet mit dem gemeinsamen Terminal, braunes Kabel mit dem Signalterminal, entsprechend den Verkabelungsstandards.

​Einzelsolenoidgesteuerte Richtungsventil (Richtungssteuerelement)​​

• ​Funktion:​​ Empfängt Steuersignale, um die Richtung des komprimierten Luftstroms zu wechseln, um so die Aus- und Einrastung des Stoß- und Klemmzylinders zu steuern.
• ​Arbeitsprinzip:​​ Wenn die Solenoidspule magnetisiert wird, treibt sie den Spool zum Wechsel, was den Zylinder aktiviert; wenn sie entmagnetisiert wird, setzt die Feder den Spool zurück, was den Zylinder rückgängig macht oder seine Position beibehält.

​Näherungssensor (Hilfsdetektionselement)​​

• ​Funktion:​​ Kann verwendet werden, um zu erkennen, ob ein Werkstück auf der Materialplattform vorhanden ist, als Trigger-Signal für den Zeitschalter, um die Zeitmessung zu starten, oder als Sicherheitsverifizierungssignal nach Abschluss der Zeitmessung.

​III. Arbeitsablauf und Steuerlogik des Fütterungsmechanismus​
Die kombinierten Komponenten ermöglichen den folgenden automatisierten Arbeitsablauf des Fütterungsmechanismus:

1. ​Anfangszustand:​​ Der Speicherbehälter ist mit Werkstücken gefüllt; der Stoßzylinderkolbenstange ist eingerastet (am Boden des Behälters), und die Klemmzylinderkolbenstange ist eingerastet.
2. ​Trigger-Klemmen:​​ Das System startet, und das einzelsolenoidgesteuerte Richtungsventil aktiviert die Klemmzylinderkolbenstange, um auszufahren und gegen das untere Werkstück zu drücken, um das Herunterfallen des gesamten Stapels zu verhindern.
3. ​Durchführen des Schiebens:​​ Nach Bestätigung der Klemmung (erkannt durch den Magnetschalter) aktiviert ein weiteres einzelsolenoidgesteuertes Richtungsventil die Stoßzylinderkolbenstange, um das unterste Werkstück genau auf die Materialplattform zu schieben.
4. ​Rückzug des Schiebens:​​ Sobald der Stoßzylinder die vordere Endposition erreicht (erkannt durch den Magnetschalter), wird das Solenoidventil entmagnetisiert, und die Zylinderkolbenstange zieht sich automatisch zurück.
5. ​Verzögerungsstart:​​ Nach vollständigem Rückzug des Stoßzylinders (rückseitiger Magnetschalter erkennt das Signal) dient das Verschwinden dieses Signals (Stromaus) als Eingangssignal für den Zeitschalter. Der Zeitschalter beginnt seine 2-Sekunden-Stromaus-Verzögerung.
6. ​Freigabe und Fütterung:​​ Während der Verzögerung des Zeitschalters bleibt das Werkstück auf der Materialplattform ruhig, was dem Prozessanforderung einer 2-Sekunden-Stabilisierungszeit entspricht. Nach Ablauf der Verzögerung werden die Stromaus-Verzögerungskontakte des Zeitschalters aktiviert.
• ​Option A (Verkoppelte Steuerung):​​ Dieses Signal wird verwendet, um das Solenoidventil des Klemmzylinders zu entmagnetisieren, sodass seine Kolbenstange einrastet und das Werkstück freigibt.
• ​Option B (Sequenzielle Steuerung):​​ Dieses Signal kann als Auslösebedingung für die nächste Aktion dienen (z.B. Start des Fördermechanismus oder Initiierung des nächsten Fütterungszyklus).
7. ​Zyklusabschluss:​​ Nach Freigabe des Klemmzylinders sinkt der gesamte Werkstückstapel unter Eigengewicht um eine Position, wobei das unterste Werkstück in Position ist. Der Mechanismus kehrt in den Anfangszustand zurück, wartet auf das nächste Startsignal, und der Zyklus wiederholt sich.

​IV. Kernrolle des Zeitschalters​
Im Steuerkreis dieser Lösung ist der Zeitschalter entscheidend für die Umsetzung der Kernfunktion:

• ​Funktionsumsetzung:​​ Ist speziell dafür zuständig, die Prozessanforderung zu erfüllen, "das Werkstück 2 Sekunden lang auf der Materialplattform zu halten."
• ​Betriebsmodus:​​ Nutzt den Stromaus-Verzögerungsmodus. Seine Zeitmessung beginnt, wenn der Stoßzylinder den Rückzug bestätigt (Signalverschwinden) und endet 2 Sekunden später mit einem Ausgangssignal, um nachfolgende Aktionen zu steuern.
• ​Vorteil:​​ Diese Konstruktion stellt sicher, dass die Verzögerung erst beginnt, nachdem das Werkstück erfolgreich geschoben wurde und der Stoßzylinder sicher zurückgezogen ist, was die Logik streng, sicher und zuverlässig macht.