36 MN鋁型材擠壓機的電氣控制系統(tǒng)

李劍飛

(太原重型機械集團有限公司，山西030024)

36MN鋁型材擠壓機的電氣控制系統(tǒng)

李劍飛

(太原重型機械集團有限公司，山西030024)

結(jié)合鋁型材擠壓機生產(chǎn)工藝，介紹了鋁型材擠壓機電氣自動控制系統(tǒng)的組成、特點、功能，以及上位計算機和PLC 的協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的在線智能化管理與控制。

鋁型材；擠壓機；控制系統(tǒng)

我廠生產(chǎn)的36 MN單動短行程鋁型材擠壓機電氣控制系統(tǒng)采用上位機和可編程序控制器兩級控制。本系統(tǒng)在設(shè)備控制、工藝過程控制方面以性能參數(shù)為目標(biāo)，具有最佳化功能，極大地提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，縮短了工作周期。

1 生產(chǎn)設(shè)備及工藝

該設(shè)備主要由擠壓筒、擠壓桿、主剪、模架、換模裝置、快換擠壓桿裝置、供錠器及運錠裝置、推錠裝置組成。工藝流程見圖1。

2 控制系統(tǒng)組成

2.1擠壓速度閉環(huán)控制系統(tǒng)

擠壓機生產(chǎn)的主要特點：在擠壓生產(chǎn)過程中，進入擠壓狀態(tài)后必須保持擠壓速度恒定，否則將導(dǎo)致型材變形，產(chǎn)生波紋，表面光潔度不好，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 這就要求在各種擾動的情況下能自動糾正偏差。圖2是擠壓機速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖中速度給定為設(shè)定的數(shù)字量，由上位機進行給定。 輸出量是由泵頭傳感器檢測并轉(zhuǎn)換為反饋電壓Uf，把此電壓反饋到輸入端與給定量比較，其偏差電壓經(jīng)過放大器來控制執(zhí)行機構(gòu)(泵頭比例閥)，使擠壓速度保持在給定速度。

圖1 工藝流程框圖Figure 1 Process flow

1—設(shè)定值 2—放大器 3—執(zhí)行機構(gòu)(泵頭比例閥)4—泵頭傳感器檢測油缸主缸

2.2SU-6M可編程序控制器

SU-6M可編程序控制器是由日本光洋KOYO公司生產(chǎn)的PLC。本PLC用于壓機的工作安全聯(lián)鎖控制、邏輯控制、報警和顯示。該PLC由開關(guān)量信號輸入/輸出模塊，智能模入/模出模塊以及高速計數(shù)器模塊、通訊模塊等組成。PLC系統(tǒng)組成見圖3。

圖3 PLC系統(tǒng)組成Figure 3 PLC system composition

2.3擠壓筒感應(yīng)加熱控制

由于在擠壓過程中從鑄錠墩粗到擠壓結(jié)束，擠壓筒需承受高溫、高壓、高摩擦的作用，所以采用梯度式多段曲線加熱控制方式。 此方式可以使擠壓筒溫度分布梯度降低，縮小內(nèi)套、外套的熱膨脹之差，從而有效地防止內(nèi)、外套脫出或產(chǎn)生裂紋，提高擠壓筒的使用壽命。擠壓筒加熱曲線見圖4。

圖4 擠壓筒加熱曲線Figure 4 Heating curve of extrusion chamber

2.4壓機的操作控制

壓機的操作控制有調(diào)整、手動、半自動工作方式。在半自動工作方式下，滿足初始條件，按半自動啟動按鈕，即可完成一次擠壓周期。在半自動工作方式的生產(chǎn)過程中，如需中斷工作處理問題，按下中斷按鈕，壓機停止工作； 問題處理完畢，按下中斷按鈕恢復(fù)中斷的工作。

3 上位機系統(tǒng)

(1)上位機系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機、計算機擠壓系統(tǒng)軟件、通訊線纜等組成。工控機通過串口與PLC連接，通訊協(xié)議為RS232，通訊速率為19200波特率。計算機擠壓系統(tǒng)軟件由輔助系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成，共同完成擠壓任務(wù)。其中輔助系統(tǒng)實現(xiàn)工藝、設(shè)定生產(chǎn)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的編輯和管理及設(shè)定參數(shù)的下載、PLC的I/0監(jiān)測。而監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)壓機工作狀態(tài)機、電、液等模擬量或開關(guān)量信號的顯示。

(2)在工藝參數(shù)管理窗口下，實現(xiàn)不同系列、不同類型材料的工藝計算，參數(shù)的輸入與編輯，并存入數(shù)據(jù)庫。工藝參數(shù)分為三類: 型材參數(shù)、模具參數(shù)、鑄錠參數(shù)。

(3)在設(shè)定參數(shù)管理窗口下實現(xiàn)各種類型型材的擠壓過程設(shè)定，參數(shù)的輸入與編輯，并存入數(shù)據(jù)庫。

4 控制系統(tǒng)的特點

(1)生產(chǎn)過程全自動控制。推錠、運錠、供錠器受錠、擠壓筒、主剪及擠壓行程、速度、壓力控制都由PLC自動控制，無需人工干預(yù)。

(2)采用數(shù)字檢測，檢測精度高。

(3)人機界面友好。該系統(tǒng)以多種畫面形象、實時、動態(tài)地顯示現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝參數(shù)，具有位置仿真顯示、液壓回路及氣動回路仿真等。

(4)顯示及故障報警。當(dāng)某一參數(shù)異?；蛟O(shè)備故障時能給出聲光報警并顯示相應(yīng)的提示信息和畫面。

(5)可實現(xiàn)各種工藝參數(shù)設(shè)定、存儲、查詢、優(yōu)化、記錄等。

5 結(jié)語

此控制系統(tǒng)已用于鋁型材擠壓生產(chǎn)中，實現(xiàn)了生產(chǎn)和管理的自動化，效果良好，對降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)量具有重要的現(xiàn)實意義。

[1] 高勤.可編程控制器原理及應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.8.

[2] 胡壽松.自動控制原理.北京：科學(xué)出版社，2007.6.

[3] 孫振強等.可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社，2008.2.

Electrical Control System of 36 MN Extrusion Press for Aluminum Section Material

LiJianfei

As to the manufacture processing of aluminum section material extrusion press, this paper introduces the composition, features and functions of electrical automatic control system for aluminum section material extrusion, and host computer and PLC coordination, which realize the intellectualized management and control on line during manufacture process.

aluminum section material; extrusion press; control system

TP391.8

A

2011—01—10

編輯 羊 盼