液壓機數(shù)字化、自動化改造與應用

韓 偉，張小兵，趙 勇，馬 斌，陳金忠

（晉西工業(yè)集團防務裝備事業(yè)部塑料制品分廠，山西太原 030021）

0 引言

為貫徹集團公司設備自動化、數(shù)字化建設要求，告別傳統(tǒng)手工制造落后局面，邁上信息化、智能化融合發(fā)展的智能制造新時代，結合當前分廠人員減少、生產(chǎn)任務增多、現(xiàn)有設備功能無法滿足當前生產(chǎn)需求的實際情況，迫切需要使用自動化、數(shù)字化程度較高設備，以減輕操作員工勞動強度。新設備應能夠加強生產(chǎn)過程監(jiān)控，需具備設備故障自主診斷、生產(chǎn)過程自動控制、產(chǎn)品工藝參數(shù)自動采集、記錄等功能，實現(xiàn)生產(chǎn)過程連續(xù)控制采集、記錄，最終提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圍繞產(chǎn)品實物質(zhì)量提升，減輕工人勞動強度，保障生產(chǎn)平穩(wěn)運行中心任務，決定組織開展該項目，即對一臺已使用18 年以上的老舊設備進行數(shù)字化、自動化自主改造。運用傳感器等測量手段，努力實現(xiàn)產(chǎn)品全過程、全狀態(tài)、全要素參數(shù)可測、可控，進而切實提高產(chǎn)品實物質(zhì)量。

1 數(shù)字化、自動化改造主要做法

1.1 改造方案

首先需確定該臺復合材料制品液壓機數(shù)字化、自動化改造方案，改造方案架構如圖1 所示。

圖1 改造方案架構

1.2 改造內(nèi)容

結合該臺復合材料制品液壓機實際情況，做好設備改造所需部件的設計、采購、技術準備工作。

（1）完成設備改造電氣控制電路圖繪制工作，完成接線圖、電氣原理圖等繪制工作，主電路控制原理如圖2 所示，模擬量信號接線如圖3 所示。

圖2 主電路控制原理

圖3 模擬量信號接線

（2）結合電氣控制電路圖確定該復合材料制品液壓機數(shù)字化、自動化改造所需備件、材料，形成電氣元器件清單（表1）。

（3）積極與有關人員溝通，確保電氣元器件及時回廠。

1.3 安裝和調(diào)試步驟

該復合材料制品液壓機數(shù)字化、自動化改造具體步驟如下：①對壓機主缸活塞、缸口密封圈進行更換；②對頂出缸活塞、缸口密封進行更換；③調(diào)整檢查滑軌潤滑、對加熱板螺栓進行緊固、檢查恒壓泵運行情況；④線管材料、線管打標機就位后，開始對電氣元器件進行安裝；⑤新電氣控制柜電氣元器件安裝完成后，整體更換原有電氣控制柜及加熱柜；使用西門子博圖軟件進行觸摸屏、PLC 控制程序的編制，西門子博圖軟件PLC 程序界面如圖4 所示；⑥安裝位移尺、光電限位開關、三色燈等元器件；⑦結合液壓原理圖，按照兵器安全標準化要求完成安裝8 個電磁換向閥、設備主電源供電組件，做好設備按鈕標識、柜體警示標識粘貼工作；⑧分別對設備自動化動作、加熱系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等方面進行調(diào)試。

圖4 博圖軟件PLC 程序界面

1.4 調(diào)試驗收

對設備進行試制，并對試制過程中出現(xiàn)的問題進行解決，最終完成設備終驗收投入生產(chǎn)。改造前、后情況如圖5 所示。

圖5 改造前和改造后現(xiàn)場

2 數(shù)字化、自動化改造主要創(chuàng)新點

（1）實現(xiàn)壓塑過程燜料、加壓、保溫等整個過程自動控制，確保壓塑過程嚴格按照工藝參數(shù)執(zhí)行，完全排除以前人操作和監(jiān)控帶來的人為因素影響。

（2）實現(xiàn)壓塑過程工藝參數(shù)（溫度、時間、壓力）的實時監(jiān)測并形成曲線記錄，確保生產(chǎn)過程記錄的準確性和可追溯性，實時監(jiān)測并形成曲線記錄（圖6）。

圖6 實時監(jiān)測并形成曲線記錄

（3）設備帶有慢速排氣功能，慢回高度、排氣次數(shù)、壓力和時間可根據(jù)工藝需要調(diào)整。液壓機根據(jù)預設工藝參數(shù)自動完成工藝過程中閉模、排氣、脫模、頂出的工步動作，可人工設定排氣次數(shù)、時間、壓力及起升高度。

（4）采用工業(yè)觸摸屏操作界面，充分結合人機工程設計，便于現(xiàn)場控制，同時利于操作參數(shù)的修改?？娠@示溫度、壓力等參數(shù)的實時狀況，形成溫度、壓力曲線；可用于管理人員對數(shù)據(jù)的分析及使用。

3 取得的成果成效

通過對該復合材料制品液壓機自動化、數(shù)字化改造，并進行了產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，能對過程參數(shù)進行精確控制，完全排除人為操作和人為監(jiān)控帶來的不確定因素影響，裝料溫度、排氣次數(shù)、加壓次數(shù)、壓力、燜料時間、保溫溫度、保溫時間、泄壓溫度等過程參數(shù)能實現(xiàn)精確控制，保證了工藝紀律的嚴肅性，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，產(chǎn)品壓制質(zhì)量得到了保證，對提升產(chǎn)品質(zhì)量意義重大，目前該設備已完成某產(chǎn)品多批生產(chǎn)任務，效果良好。