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PLC系統(tǒng)在炭素振動成型機中的應(yīng)用

時間:2008-02-19 16:11:00來源:dujing

導(dǎo)語:?自動控制的實現(xiàn),大大降低了操作工的工作強度,提高了工作效率,達到了節(jié)能降耗的目的
1 系統(tǒng)介紹 振動成型主要設(shè)備有振動臺、模具和重錘,將盛裝熱糊料的模具放在振動臺上,然后把重錘壓在糊料表面上開動振動臺,使糊料受到振幅小而頻率高的強迫振動,在強烈的振動下糊料顆粒間的及糊料與模具壁間的摩擦力減小,顆粒移動并合理分布,得到具有規(guī)定形狀的高密度的產(chǎn)品。壓好的半成品經(jīng)冷卻、檢查后堆放。 我公司炭素廠原使用的振動成型機是人工手動調(diào)節(jié),炭塊的重量、高度波動范圍大,對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有較大的影響。為此必須根據(jù)人工操作積累的經(jīng)驗設(shè)計一種具有較高智能、高可靠度的自動控制系統(tǒng),來提高炭素振動成型生產(chǎn)的產(chǎn)能和合格率,延長電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)周期,縮短故障檢修時間,降低生產(chǎn)成本和崗位操作工的勞動強度。
2 系統(tǒng)組成 PLC是采用微處理器技術(shù)的新型工業(yè)控制裝置,是一種使用可編程序存儲器來存儲設(shè)備所需專用程序的電氣設(shè)備。它具有將邏輯運算順序操作,限時,計時以及算術(shù)運算,數(shù)據(jù)通訊等功能,通過數(shù)字量或模擬量的輸入/輸出模板去控制各種設(shè)備或過程。其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。 它采用了大規(guī)模的集成電路,故特別適應(yīng)于高溫、潮濕、電磁干擾、機械振動大的比較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。輸入/輸出接口組件的模塊化,系統(tǒng)設(shè)計時根據(jù)被控對象的要求,選擇必要的功能模塊組成控制系統(tǒng),大大提高了工程效率和系統(tǒng)的可靠性。 在該控制系統(tǒng)中選用日本三菱公司的PLCMITSUBISHI A1S小型系列作為下位機。它具有成本低、功能強的特點。上位機選擇惠普P III微機,配以美國Intellution FIX軟件,ORMON公司的繼電器、行程開關(guān),德國威德米勒隔離器、變送器,安川變頻器等組成自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)總貌圖如圖2所示。
3 系統(tǒng)功能 3.1 該系統(tǒng)的上位機系統(tǒng)功能如下: 1.實時反映工藝流程,形象再現(xiàn)生產(chǎn)過程(系統(tǒng)主畫面圖見圖3); 2.圖表顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù),方便操作工了解生產(chǎn)狀況; 3.及時產(chǎn)生報警信息并予以打印,幫助操作工查找分析故障原因; 4.以曲線形式在線生產(chǎn)數(shù)據(jù),方便查找歷史數(shù)據(jù),分析生產(chǎn)趨勢; 5.以報表打印形式反映生產(chǎn)狀況; 6.幫助操作工實現(xiàn)電機連鎖開、停,并反映電機啟動停車的有關(guān)信息; 7.給定控制工藝參數(shù)。 3.2 該系統(tǒng)的下位機功能如下: 1.?dāng)?shù)據(jù)采集:通過PLC AlS68AD轉(zhuǎn)換模板對冷卻水溫度、糊料溫度、糊料計量稱、油箱油溫、油箱油壓、炭塊高度、變頻器電流進行模擬采集,并轉(zhuǎn)換成FIX認可的數(shù)據(jù)格式(系統(tǒng)主要測點如下圖4)。 2.電機連鎖控制,以簡單易行的PLC取代以往繁瑣復(fù)雜、故障率高的電氣連鎖控制,并實現(xiàn)操作工遠程開、停電機的功能。主要I/0點安排如下: I/O Name         Comment Remark X80 CAR-EAST       稱量車回到位 X81 CAR-WEST       稱量車送料到位 X82 CAR-CLOSED      稱量車門閉到位 X83 CLAMP-L CLOSED    左模夾緊到位 X84 CLAMP-R.CLOSED    右模夾緊到位 X85 CLAMP-L.OPENED    左模夾放松到位 X86 CLMP.R.OPENED    右模夾放松到位 X87 HAMMER-HIGH     重錘上升到位 X88 HAMMER-LOW      重錘下降到位 X89 MOLD-HIGH      模具上升到位 X8A MOLD-LOW       模具下降到位 X8B PUSH-OUT       推進器推出到位 X8C PUSH-IN       推進器返回到位 X8D SAFE-L.OPENED   左安全爪開到位 X8E SAFE-R.OPENED   右安全爪開到位 X90 SAFE-L.CLOSED   左安全爪閉到位 X91 SAFE-R.CLOSED   右安全爪閉到位 X92 CLASP-OPENED   抱閘開到位 X93 CLASP-CLOSED   抱閘閉到位 X94 PUSH-ENABLE   后輔機允許推出 X95 CAR-OVERLOAD   稱量車電機過載 X96 QUIVER-OVERLOAD   振動電機過載 X97 BP.RUNNING   變頻運行 X98 BP.ALARM       變頻報警 X99 SYS.AUTO       系統(tǒng)手自動切換 X9A OIL-LOW        低油壓 X9B BP.GIVE-M       點動補料 X9C GIVE-SAFE       布料安全 YA1 CLAMP-CLOSE   模具加緊 YAl CLAMP-OPEN   模具放松 YA2 HAMMER-DOWN   重錘下降 YA3 HAMMER-UP       重錘上升 YA4 MOLD-UP        模具上升 YA5 MOLD-DOWN       模具下降 YA6 PUSH-GO        推進器推出 YA7 OIL-GUSH       噴油 YA8 DOOR-OPEN       開車門 YA9 BP.FWD        變頻下料 YAA BP.RESET       變頻復(fù)位 YB0 CAR-GO        程量車送料 YBl CAR-BACK       程量車返回 YB2 QUIVER-START     振動開始 YB3 CLASP-OPEN      開抱閘 YB6 TRANS.RUN       板式機運行 3.3 通過變頻器控制圓盤螺旋下料機的電機轉(zhuǎn)速來控制炭塊的重量。 三菱A2ASCPFSI系列I/0點數(shù)量能達到1024點,程序語言使用梯形圖或指令字語言,程序容量可達到64K步,并具有自診斷功能。 4 控制過程的實現(xiàn) 控制過程有4個操作程序:1、下料;2、裝料;3、振動擠壓、脫模;4、炭塊推出、冷卻輸送。貫穿于振動成型過程中的主要問題是正確掌握溫度、壓力、振動頻率、振動時間、推出速度。 4.1 下料 經(jīng)過混捏好的糊料,一般溫度在130℃-140℃左右,從圓盤螺旋下料機頂部加料口加入,經(jīng)分料器的上部錐體分布在圓盤上。在下料前,首先檢查判斷糊料斗稱量車是否在圓盤螺旋下料機的下方等待接料,然后控制變頻器輸出驅(qū)動圓盤螺旋下料機電機的螺旋轉(zhuǎn)速,對糊料斗稱量車下料,下料過程由快到慢以滿足炭塊的重量。糊料斗車連同行走鐵軌裝有TOLEDO衡器公司生產(chǎn)的稱重裝置用于計量炭塊的重量。炭塊的重量可根據(jù)產(chǎn)品的類型、要求由上位機給定。 4.2 裝料 裝料前PLC首先檢查判斷模具到位、模具安全爪夾緊到位、重錘上升到位、重錘安全爪夾緊到位等信號,然后打開糊料斗稱量車的抱閘驅(qū)動小車送料,行走到模具口上方時停止行走關(guān)抱閘,然后糊料斗稱量車底開門把稱好的糊料放入模具中。 4.3 振動擠壓、脫模 1、振動擠壓:此時PLC檢查判斷糊料斗稱量車存在返回到位信號,然后重錘安全爪松開并到位,重錘下降并到位,開始驅(qū)動2臺振動電機帶動偏心振子轉(zhuǎn)動,不平衡質(zhì)量回轉(zhuǎn)引起慣性力迫使振動臺振動。又由于2個振動器轉(zhuǎn)動方向相反、同步,使它們的慣性合力水平方向為零,只有在垂直方向產(chǎn)生激動力。振動臺上的模具和裝在模具內(nèi)的糊料都處于強烈的振動狀態(tài)。雖然振幅不大(一般在1~2mm),但振動頻率很高(40~50HZ),它們的運動速度很快,振動周期在0.02秒左右,將產(chǎn)生大的加速度,這個加速度大大超過重力加速度,是它的幾十倍至幾百倍,因此糊料顆粒質(zhì)量大小不同,獲得的慣性力也不同,顆粒界面間產(chǎn)生應(yīng)力,而這個應(yīng)力超過糊料的內(nèi)聚力,便產(chǎn)生相對位移。同時,在強烈的振動下,糊料顆粒間的內(nèi)摩擦力及糊料與模具壁之間的外摩擦力也急劇下降,糊料便具有重液體的液體性質(zhì),跳躍著的糊料迅速充填到模具的各個角落,較小的顆粒充填到大顆粒間的空隙中去,從而得到具有規(guī)定形狀的高密度程度的產(chǎn)品。 2、振動時間:是從重錘落到糊料面到完成振動所需的時間。振動時間短,則糊料密度低,既孔隙度大。鋁電解用預(yù)熔陽極炭塊振動時間為1~2分鐘。振動時間可根據(jù)產(chǎn)品在現(xiàn)場整定。 3、脫模:輸出信號驅(qū)動重錘上升并到位,重錘安全爪夾緊并到位;模具安全爪松開并到位,驅(qū)動模具上升且到位。 4.4 炭塊推出、冷卻輸送 1、炭塊推出:驅(qū)動推出器從振動臺推出炭塊,在推出過程中對產(chǎn)品的高度進行檢測。測高儀選用西安適盛測試設(shè)備公司的激光測高儀表,用來測試產(chǎn)品的質(zhì)量。 2、冷卻輸送:被推出的產(chǎn)品馬上在涼水中冷卻,防止產(chǎn)品冷卻的彎曲和變形。冷卻時間應(yīng)根據(jù)季節(jié)、產(chǎn)品直徑大小、冷卻水的溫度TE103,現(xiàn)場整定。冷卻完成后,驅(qū)動板式輸送機輸送炭塊到炭塊堆場,檢查合格后堆放。 5、結(jié)束語 本系統(tǒng)已投入運行,軟件設(shè)計完善,功能齊全,運行效果穩(wěn)定可靠,性能良好。自動控制的實現(xiàn),大大降低了操作工的工作強度,提高了工作效率,達到了節(jié)能降耗的目的。該系統(tǒng)是PLC在實際生產(chǎn)中的成功應(yīng)用,可為業(yè)內(nèi)同行借鑒。

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