魯　鵬，林學(xué)會(huì)，高　峰，黃立興（沈陽(yáng)鑫博工業(yè)技術(shù)有限公司，沈陽(yáng)　110026）

PLC在雙工位振動(dòng)成型系統(tǒng)中的應(yīng)用

魯鵬，林學(xué)會(huì)，高峰，黃立興
（沈陽(yáng)鑫博工業(yè)技術(shù)有限公司，沈陽(yáng)110026）

振動(dòng)成型系統(tǒng)是來(lái)自混捏工序的陽(yáng)極糊料，從混捏鍋底部排入電動(dòng)平板小車料斗內(nèi)，然后送入到振動(dòng)成型機(jī)的均溫鍋中保溫并攪拌，攪拌后的糊料從均溫鍋底部進(jìn)入稱量小車，稱量計(jì)數(shù)到位后，關(guān)閉均溫鍋底門。稱量小車行走到成型機(jī)模具上方停止位，自動(dòng)打開(kāi)料門下料至模具里，然后返回加料位。重錘下降到模具中接觸料面到位后開(kāi)始振動(dòng)成型，振動(dòng)結(jié)束后開(kāi)始脫模，并將成型后的炭塊推入下水裝置并送至冷卻板式輸送機(jī)上，輸送的過(guò)程中經(jīng)過(guò)冷水浸泡冷卻，最后經(jīng)過(guò)板式輸送機(jī)前端光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行炭塊的編組，使炭塊編成21塊停留在板式輸送機(jī)的末端等待天車吊到炭塊庫(kù)擺放。本次振動(dòng)成型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式，控制方式多樣，是具有較高智能、高可靠度的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有提高炭素振動(dòng)成型生產(chǎn)的產(chǎn)能和合格率，降低能耗，硬件設(shè)備安全可靠，故障率低，維修方便，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度等特點(diǎn)。

雙工位振動(dòng)成型機(jī)；西門子PLC；碳素

1　系統(tǒng)組成

本次控制系統(tǒng)中選用SIEMENS 300系列PLC（CPU：315-2PN/DP）作為下位機(jī)，其特點(diǎn)是功能強(qiáng)且成本低。上位機(jī)選擇戴爾商務(wù)機(jī)，配以SIEMENS WINCC上位機(jī)軟件，ORMON公司的繼電器、行程開(kāi)關(guān)，托利多稱重傳感器、變送器，ABB變頻器，液壓站等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)功能

2.1該系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)功能如下

（1）工藝流程狀態(tài)實(shí)時(shí)反映，生產(chǎn)過(guò)程再現(xiàn)形象直觀；

（2）實(shí)時(shí)更新生產(chǎn)數(shù)據(jù)，便于操作人員精確了解生產(chǎn)狀態(tài)；

（3）采用聲光的形式實(shí)時(shí)報(bào)警并同時(shí)生成報(bào)警信息，使操作人員更好的分析故障原因并及時(shí)處理；

（4）生成趨勢(shì)圖，使管理者更好分析生產(chǎn)狀態(tài)，指導(dǎo)生產(chǎn)；

（5）可以生成報(bào)表并予以打印，供管理者參考；

（6）實(shí)時(shí)反映各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)并控制設(shè)備的啟停以及生產(chǎn)工藝參數(shù)的下發(fā)。

2.2該系統(tǒng)的下位機(jī)功能如下

（1）模擬量采集：通過(guò)PLC 對(duì)糊料計(jì)量稱重、油箱油溫、油箱油壓、炭塊高度、變頻器電流，振動(dòng)時(shí)間，振動(dòng)頻率，輥道轉(zhuǎn)速等進(jìn)行模擬采集，并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)畫(huà)面顯示。

（2）聯(lián)鎖控制：摒棄繁瑣復(fù)雜、故障率高的電氣連鎖控制，以簡(jiǎn)單易行的PLC取代之，并實(shí)現(xiàn)操作人員遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備的功能。本次設(shè)備振動(dòng)成型部分主要?jiǎng)恿?lái)源于液壓系統(tǒng)，控制電磁閥開(kāi)關(guān)使設(shè)備動(dòng)作。輸送系統(tǒng)采用減速電機(jī)帶動(dòng)輥道輸送。振動(dòng)成型系統(tǒng)控制順序如下：

1）均溫鍋接收到自混捏工序的陽(yáng)極糊料攪拌，然后根據(jù)工藝要求向稱量小車配料.

2）稱量小車稱重結(jié)束后行駛到模具上方，將配料倒入模具中然后返回原始位置.

3）重錘下落到位后，根據(jù)振動(dòng)時(shí)間振動(dòng)擠壓。計(jì)時(shí)結(jié)束后重錘上升到位，模具上升開(kāi)始脫模。

4）脫模后由推塊裝置將成型炭塊推到打號(hào)測(cè)高位并測(cè)高打號(hào)，接著推入下水裝置，由下水裝置將炭塊放入到冷卻輸送系統(tǒng)中。

5）炭塊在冷卻系統(tǒng)中行走并在最后一段板式輸送機(jī)完成編組。此系統(tǒng)屬于步進(jìn)控制系統(tǒng)，每一步都需要聯(lián)鎖滿足的情況下才允許進(jìn)行下一步動(dòng)作，否則可能造成設(shè)備損害。

3　控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)

3.1下料

糊料在均溫鍋中混捏好后的溫度一般在130℃-150℃左右，通過(guò)均溫鍋底門的開(kāi)關(guān)對(duì)稱量小車下料，下料過(guò)程通過(guò)稱量小車上的計(jì)量稱重判斷來(lái)滿足炭塊的重量。稱量小車上裝有梅特勒-托利多公司生產(chǎn)的稱重裝置用于計(jì)量炭塊的重量。炭塊的重量則要求由上位機(jī)給定其依據(jù)為產(chǎn)品的類型。

3.2裝料

裝料前PLC首先檢查判斷振臺(tái)模具下降到位、重錘上升到位、重錘安全鉗夾緊到位等信號(hào)，全部滿足后開(kāi)始驅(qū)動(dòng)小車送料，若條件不滿足則小車不會(huì)動(dòng)作。小車行走到模具口上方限位后停止，然后稱量小車開(kāi)底門把稱好的糊料放入模具中。

3.3振動(dòng)擠壓、脫模

（1）振動(dòng)擠壓：此時(shí)PLC檢查判斷稱量小車回到原始位信號(hào)、重錘安全鉗松開(kāi)到位信號(hào)、重錘下降到位信號(hào)，信號(hào)都滿足后開(kāi)始驅(qū)動(dòng)2臺(tái)振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)偏心振子轉(zhuǎn)動(dòng)，在偏心振動(dòng)子的作用下，使平臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，從而使平臺(tái)上部模具內(nèi)的物料發(fā)生振動(dòng)，使物料內(nèi)部相互之間的摩擦力有效降低，聯(lián)合上部重錘的作用，重新排列物料，達(dá)到預(yù)期的效果。振動(dòng)頻率可以在上位機(jī)設(shè)定。

（2）振動(dòng)時(shí)間：振動(dòng)時(shí)間可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求在上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定調(diào)整，本次設(shè)計(jì)鋁電解用預(yù)熔陽(yáng)極炭塊振動(dòng)時(shí)間為90秒。

（3）脫模：振動(dòng)結(jié)束后，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)重錘上升并到位，重錘安全鉗夾緊并到位，驅(qū)動(dòng)振臺(tái)模具上升并到位。

3.4炭塊推出、冷卻輸送

（1）炭塊推出：炭塊由驅(qū)動(dòng)推出器從振動(dòng)臺(tái)推出，在這個(gè)過(guò)程中同時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品的高度。測(cè)高部分選用梅特勒-托利多直線位移裝置，用來(lái)測(cè)試產(chǎn)品的高度和質(zhì)量。

（2）冷卻輸送：被推出的產(chǎn)品送入下水裝置，下水裝置下降把炭塊放入水中通過(guò)下水裝置的推桿把炭塊推到輸送系統(tǒng)中的水浴輥道（冷卻板式輸送機(jī)）上使炭塊在水中冷卻，防止產(chǎn)品冷卻的彎曲和變形。冷卻完成后，驅(qū)動(dòng)板式輸送機(jī)輸送炭塊到炭塊堆場(chǎng)，編組，檢查合格后堆放。

4　結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已投入運(yùn)行，并在多家大型鋁廠中使用。軟件設(shè)計(jì)完善合理，功能齊全，硬件安全可靠，系統(tǒng)運(yùn)行效率大大提高，達(dá)到高產(chǎn)量低能耗的設(shè)計(jì)初衷。系統(tǒng)可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少人為操作，杜絕誤操作帶來(lái)的影響，也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減員增效的效果顯著。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.033

魯鵬（1978-），男，遼寧沈陽(yáng)人，研究方向：電氣自動(dòng)化。