摘要：建工建筑行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，涵蓋房屋建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)設(shè)施等領(lǐng)域，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、 運(yùn)維和拆除等全生命周期環(huán)節(jié)。建工建筑是資金與勞動力密集的行業(yè)，傳統(tǒng)依賴大量人工作業(yè)，但自動化、裝 配式建筑正改變這一模式。本文主要介紹了永宏為角鋼鉆孔倒角切割機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、雙伺服角鋼生產(chǎn)線、自 動沖孔機(jī)、全自動磚機(jī)等重點(diǎn)設(shè)備提供的控制系統(tǒng)方案。

   建工建筑是資金與勞動力密集的行業(yè)，傳統(tǒng)依賴大量人 工作業(yè)，但自動化、裝配式建筑正改變這一模式。目前，建 工建筑行業(yè)發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：
   工業(yè)化建造：模塊化建筑，像“搭積木”一樣拼裝，火 神山醫(yī)院9天建成即采用該技術(shù)；3D打印建筑：迪拜計(jì)劃 2030年25%新   建建筑使用3D打印，中國已建成全球最大混 凝土3D打印步行橋。
建筑機(jī)器人：砌磚、焊接、噴涂機(jī)器人逐步替代高危工種 （如碧桂園博智林機(jī)器人已落地超20款機(jī)型）。建工建筑行業(yè) 正從傳統(tǒng)粗放模式向智能化、綠色化、工業(yè)化加速轉(zhuǎn)型。
    未來十年，數(shù)字化技術(shù)（BIM、AI）將深度融合，低碳 建筑成為主流，模塊化與3D打印重塑施工方式。中國憑借政 策支持與技術(shù)積累，有望繼續(xù)引領(lǐng)全球建筑創(chuàng)新，但需應(yīng)對 成本上升與國際競爭壓力，行業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)到2030年將突破 40萬億元，成為科技與可持續(xù)發(fā)展的重要實(shí)踐領(lǐng)域。

1 角鋼鉆孔倒角切割機(jī)解決方案
  （1）設(shè)備介紹
本設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)6-9米的角鋼原材料對角鋼多孔位打 孔，對每個孔位進(jìn)行倒角，并根據(jù)需要的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行切割 不同的長度產(chǎn)品。系統(tǒng)采用MS EtherCAT總線控制20軸伺服 來完成所有的打孔刀角功能動作，并能通過觸摸屏導(dǎo)入各種 規(guī)格數(shù)據(jù)方便生產(chǎn)需要。
  （2）方案配置
該方案采用一臺MS3C6控制16軸總線伺服和一臺 MS2C3控制4臺總線伺服，采用以太網(wǎng)通訊控制20個軸A6 伺服的一個角鋼鉆孔倒角系統(tǒng)（圖1）。觸摸屏部分采用 C2101NA來對各參數(shù)進(jìn)行修改。

  （3）生產(chǎn)指標(biāo)
鉆孔速度：每8S一個孔（由于鉆頭原因只能設(shè)置這么快 速度）。
生產(chǎn)效率：每天8個小時120根角鋼成品生產(chǎn)，能實(shí)現(xiàn) 加工125個孔以上材料加工。
精度范圍：每個孔的重復(fù)精度范圍在30絲以內(nèi)。
 （4）工作原理
   ①原材料是一根6-9米得角鋼材料，根據(jù)生產(chǎn)角鋼的需 求圖紙（如圖3所示）的內(nèi)容把角鋼分成多段可切割的長度 進(jìn)行打孔，需要具有打不同孔位、孔徑的孔， 需要切換打孔 的轉(zhuǎn)孔刀來實(shí)現(xiàn)這個功能；
夾具位置需要進(jìn)行自動避讓再進(jìn)行工作。
   ②等材料上所有的空都打好了以后進(jìn)行倒角，2個面都需 要進(jìn)行倒角，倒角的深度以及速度都是由觸摸屏設(shè)定所得；
   ③等打孔，倒角完畢以后進(jìn)行材料設(shè)定長度進(jìn)行切割， 最小切割長度50CM；
   ④需要有夾具避讓功能，當(dāng)打孔或者倒角的時候，遇到 夾具位置需要進(jìn)行自動避讓再進(jìn)行工作。

 （5）方案特色
  ①采用MS EtherCAT總線20軸總線控制，簡易的點(diǎn)對點(diǎn) 197控制指令；
  ②觸摸屏功能變址功能，方便查看數(shù)據(jù)功能，可以通過 一個畫面查看大批量的地址數(shù)據(jù)，用于監(jiān)控設(shè)置；
  ③藍(lán)牙手輪功能，完成手提式的遠(yuǎn)程手輪控制，每個軸 可以通過手輪控制功能進(jìn)行單獨(dú)控制；
  ④系統(tǒng)有數(shù)據(jù)一鍵生成功能，只需要在觸摸屏設(shè)置好每 個規(guī)格孔位，就能生成多根同樣孔位的材料數(shù)據(jù)，并能通過 觸摸屏去監(jiān)控，以及修改每個參數(shù)的內(nèi)容坐標(biāo)；
  ⑤具有自動避讓夾具的功能，以便打孔過程更穩(wěn)定；
  ⑥具有自動更換刀具進(jìn)行打孔倒角的功能，一根材料上 最多可實(shí)行4個規(guī)格大小的鉆頭生產(chǎn)；
  ⑦每個刀具都有獨(dú)立的參數(shù)，以便于進(jìn)行不同鉆孔進(jìn)度 的需要，并能對多個厚度的鋼板進(jìn)行加工。
 （6）方案優(yōu)勢
  ①M(fèi)S EtherCAT總線20軸總線控制具有接線方便的特點(diǎn)， 支持故障排查等功能，能實(shí)時檢查看到各種問題伺服報(bào)警；
  ②HMI的U盤導(dǎo)入CSV功能，可進(jìn)行各種規(guī)格數(shù)據(jù)的導(dǎo) 入，一鍵大批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入（圖4）；
  ③一鍵換算數(shù)據(jù)生成功能，客戶只需要簡易設(shè)置每個孔 位的數(shù)據(jù)，便可生成多個規(guī)格生產(chǎn)數(shù)據(jù)坐標(biāo)；
  ④具有各種詳細(xì)的報(bào)警提示和報(bào)警處理方式。

 2 鋼筋切斷機(jī)控制系統(tǒng)解決方案
   （1）設(shè)備介紹
 鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要 用于建筑的鋼筋剪切及工業(yè)下料房屋建筑、橋梁、隧道、電 站、人型水利等工 程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機(jī)與其 它切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高 等特點(diǎn)，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等所廣泛 采用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
  （2）生產(chǎn)指標(biāo)
切斷時間： 單次 ≤1.5秒(Φ20mm鋼筋）。
連續(xù)產(chǎn)能：8小時產(chǎn)量≥5噸。
 （3）方案配置
該鋼筋切斷機(jī)的控制單元主要選用永宏控制器B1 - 60MT2-D24，同時操作單元選用永宏P(guān)5101SB觸摸屏，搭配永宏A6系列伺服驅(qū)動器（圖5）；整套方案能夠幫助客戶 節(jié)約系統(tǒng)成本，提高生產(chǎn)效能（圖6）。

 （4）方案優(yōu)勢
  ①高效自動：連續(xù)送料+多刀同步切割（如雙刀/四 刀），效率提升3-5倍；
  ②精準(zhǔn)切割：PLC數(shù)控系統(tǒng)，誤差≤±1mm；伺服電機(jī)+ 編碼器閉環(huán)控制，杜絕誤差累積；
  ③節(jié)能耐用：無屑切割技術(shù)(切口損耗≤2mm)，液壓機(jī) 型節(jié)能10%-15%；刀片壽命≥50萬次(HRC62硬度)；
  ④穩(wěn)定可靠：重型鋼結(jié)構(gòu)機(jī)身，抗振動；硬質(zhì)合金刀 片，適應(yīng)高強(qiáng)度作業(yè)；
  ⑤智能管理：自動計(jì)數(shù)分揀，支持物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控產(chǎn)量 及設(shè)備狀態(tài)。
  3 雙伺服角鋼生產(chǎn)線控制系統(tǒng)解決方案
 （1）設(shè)備介紹
  角鋼可按結(jié)構(gòu)不同的需要，組成各種不同的受力構(gòu)件， 也可作構(gòu)件之間的連接件，被廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)和工程 結(jié)構(gòu)中，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運(yùn)輸機(jī)械、船舶、工 業(yè)爐、反應(yīng)塔、容器架、電纜溝支架、動力配管、母線支架 安裝、以及倉庫貨架等。在各種場合的使用中，都需要對角 鋼進(jìn)行加工，如大孔、倒角、剪切、剪角等，而雙伺服角鋼 生產(chǎn)線主要用于角鋼的加工過程，可按所需共建規(guī)格輸入相 應(yīng)的參數(shù)，按照多組多根的料單生產(chǎn)，便于批量生產(chǎn)。
  （2）生產(chǎn)指標(biāo)
 運(yùn)行效率：600mm/s。
  （3）方案配置
  雙伺服角鋼生產(chǎn)線的控制單元主要選用永宏P(guān)LC控制 器FBs-40MAT2-AC，同時操作單元選用永宏P(guān)5070SB觸摸 屏；驅(qū)動單元選用永宏750W伺服（圖7）；執(zhí)行單元選用氣 缸和繼電器等；檢測單元接近開關(guān)等。整套方案能夠幫助客 戶節(jié)約系統(tǒng)成本，提高生產(chǎn)效能（圖8）。

（4）生產(chǎn)工藝
根據(jù)生產(chǎn)需要和工藝要求，雙伺服角鋼生產(chǎn)線的主要工 藝分為（見圖9）：送料，沖1#孔，沖2#孔，倒角，剪切。 1#孔模，2#孔模，倒角，剪切這三個的最近目標(biāo)尺寸進(jìn)行，與 當(dāng)前送料長度比較得出最近的值作為目標(biāo)值，前組有倒角，后 組沒有需要切掉料頭，前組沒有倒角，后組有倒角需要剪切之 后，后退再倒角，動作完成之后再繼續(xù)更新目標(biāo)數(shù)。
產(chǎn)效益。

  4 自動沖孔機(jī)控制系統(tǒng)解決方案
     （1）設(shè)備介紹
      根據(jù)所加工的材料形狀，把沖孔機(jī)分為平板沖孔機(jī)、圓 管沖孔機(jī)、方管沖孔機(jī)和U型鋼沖孔機(jī)等；根據(jù)不同行業(yè)、 不同零件及其厚度的需要，設(shè)計(jì)了輕巧型的、專業(yè)用的、票 據(jù)用的和工廠用的沖孔機(jī)，如企事業(yè)單位的全自動專業(yè)沖孔 機(jī)、個人經(jīng)濟(jì)型訂書機(jī)等。目前為了適應(yīng)時代潮流以及市場需要，沖孔機(jī)正在朝著美觀、高效的方向發(fā)展。
   （2）生產(chǎn)指標(biāo)
運(yùn)行效率：30S/根。
   （3）方案配置
   該設(shè)備采用永宏FBs系列主機(jī)，搭配A6系列伺服電機(jī)， 選用永宏P(guān)5系列HMI（圖10 ），用其自帶的配方功能，實(shí)現(xiàn) 多種產(chǎn)品模式的快速切換，幫助客戶提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生
產(chǎn)效益。

  （5）方案優(yōu)勢
    ①通過現(xiàn)場調(diào)試沖孔機(jī)的運(yùn)行效率為30S一根管，并經(jīng) 過長時間測試，伺服定位精度可以達(dá)到幾個絲，滿足了客戶 的要求，而且設(shè)備運(yùn)行過程中運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)效率高，抗干 擾能力強(qiáng)，從而可以為客戶提高生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度、節(jié) 約人工成本，改善生產(chǎn)環(huán)境，使企業(yè)的生產(chǎn)成本有所降低。
   ②永宏FBs系列主機(jī)高速脈沖輸出和采集方面性能可 靠、穩(wěn)定、操作簡便的特點(diǎn)在此案例中得到完美的詮釋。

    FBs系列PLC以永宏自行研發(fā)的SOC為核心，整合中央處理器 (CPU)、硬件邏輯處理器(HLS)、高速通訊口、高速計(jì)數(shù)器/ 高速計(jì)時器、NC定位等為一體，速度更快，穩(wěn)定性更強(qiáng)。 WinProladder編程軟件，通過表格的形式配置通訊、高速 計(jì)數(shù)、脈沖輸出等功能，操作更方便、快捷，讓操作人員在 更短的時間內(nèi)調(diào)試出了更好的設(shè)備。

5 全自動磚機(jī)控制系統(tǒng)解決方案
   （1）設(shè)備介紹
    全自動磚機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)小車由子母運(yùn)輸小車共同組成，子車位 于母車上。設(shè)備通過永宏聯(lián)機(jī)指令進(jìn)行子母車通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 及動作交互。設(shè)備通過母車的運(yùn)行進(jìn)行取料、放料位選擇， 并精確定位（通過編碼器進(jìn)行定位，定位誤差小于2MM）。 母車到位后，子車根據(jù)設(shè)定距離進(jìn)行漸進(jìn)式自動放料（2盤 料之間間距小于2CM），該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)一套子母車系統(tǒng)對應(yīng) 16放料跑道，大大提高了生產(chǎn)效率，降低人工勞動強(qiáng)度和設(shè) 備投入。
  （2）生產(chǎn)指標(biāo)
生產(chǎn)效率：60米/min；生產(chǎn)精度：±3mm。
 （3）方案配置
該全自動磚機(jī)主要采用永宏B1-40MR2-D24控制，操作界 面選用永宏觸摸屏P5070SB，驅(qū)動單元選用永宏B30系列變頻 器（圖12），整套方案為客戶提供了更高的性價比（圖13）。

     （4）工藝流程（圖14）
      全自動磚機(jī)通過觸摸屏預(yù)設(shè)取、放料位置，以及每條放 料軌道長度、每條放料軌道啟用/未啟用狀態(tài)、每托盤磚長 度等，進(jìn)行自動判斷主車位置（接料或放料）、子車目標(biāo)位 置(去第幾軌道及該軌道具體位置)。設(shè)置自動判斷完成后， 母車先移動到指定位置，該過程通過編碼器進(jìn)行大體定位， 到位后通過傳感器進(jìn)行精確定位，保證母車定位精度小于 2MM，防止因編碼器打滑而導(dǎo)致的位置誤差造成子車脫軌的 現(xiàn)象發(fā)生。
     母車到位后，子車根據(jù)自動計(jì)算位置通過編碼器計(jì)數(shù)進(jìn) 行位置定位，到達(dá)位置后控制液壓進(jìn)行免燒磚放置養(yǎng)護(hù)，該 過程除需注意子車定位精度外，還需對收卷器進(jìn)行控制，在 子車往母車運(yùn)動時，需對電源線進(jìn)行收卷，防止碾壓、刮壞 等情況的出現(xiàn)。