三菱PLC和觸摸屏在變壓器絕緣層壓板熱壓機控制系統(tǒng)中的應用

劉洪江 劉洪海

（保定天威集團，河北 保定 071056）

1 引言

絕緣層壓板是變壓器的主要絕緣材料之一，熱壓機是在高溫高壓條件下壓制大型變壓器絕緣板的專用設備。通過對熱壓機工作原理和工藝流程的分析，設計了基于三菱FX2N系列PLC和維綸通觸摸屏的熱壓機電氣控制系統(tǒng)。

熱壓機的控制分為液壓部分控制和加熱部分的溫度控制，為了提高設備生產率而設計成下頂式液壓機，整體為框架結構，有較好的剛性和強度，具有一個中心快速缸和四個頂出工作缸，液壓系統(tǒng)采取先進的二通插裝閥系統(tǒng)，動作靈敏、可靠、安全且噪聲小。采用蒸汽進行加熱、循環(huán)水進行冷卻，利用電磁閥控制氣路和水路，熱電阻測量溫度。操作系統(tǒng)采用觸摸屏控制和顯示，可實現(xiàn)調整、自動兩種工作方式。電器控制系統(tǒng)采用三菱PLC和觸摸屏。

2 熱壓機工藝流程簡介

熱壓機有兩種工作模式，調整模式和自動控制模式。利用輔助的上料設備把待壓制的層壓板放到上下放置的5層壓板上，就可運行自動控制模式。自動模式的流程主要如下：①中心缸上頂，控制油泵運行，大流量齒輪泵運行，給中心缸下腔供油，工作缸下腔吸油；②工作缸上頂，壓力達到設點轉換壓力后，控制油泵運行，大流量齒輪泵運行，給工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油；③工作缸加壓，壓力達到設點轉換壓力后，控制油泵運行，高壓柱塞泵運行，給工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油；④熱壓工件，壓力到達按工件面積設定的壓力后，轉動加熱階段，通過電磁閥給壓板通入蒸汽；⑤冷卻工件，到達熱壓時間后，轉動冷卻階段，通過電磁閥給壓板通入冷卻水；⑥下降階段，溫度下降到設定值并保持一定時間后轉到下降階段，控制油泵運行，柱塞泵運行，給中心缸上腔供油，工作缸上腔吸油；⑦結束，碰到下限位后，全部動作結束。在熱壓階段和冷卻階段，系統(tǒng)需要保壓、補壓，壓力低于下限，控制油泵運行，高壓柱塞泵運行，給工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油進行補壓，壓力高于上限，動作停止進行保壓。

在調整模式，可以在觸摸屏上操作各個泵、液壓閥、汽路水路的電磁閥；控制上升、下降、補壓等動作。

3 熱壓機的控制要求

通過對以上熱壓機的工藝流程和原理的分析，熱壓機控制系統(tǒng)主要控制要求如下：

（1）系統(tǒng)應具有調整和自動控制兩種工作方式。調整方式主要在系統(tǒng)維護修理或軟件調試時使用；在正常生產過程中，一般采用自動工作方式。

（2）在自動控制時突然停電，來電后可以在斷電前的狀態(tài)繼續(xù)運行。自動控制在熱壓階段、冷卻階段、下降階段可以人為干預進行轉換。

（3）應具有良好的人機界面。通過界面可以輸入工藝加工參數、配方數據，顯示關鍵工藝參數、歷史數據曲線和實時數據曲線等。

（4）系統(tǒng)具有故障報警和故障處理功能，故障幫助功能盡可能指導維修人員和操作人員處理問題。

4 熱壓機的電氣控制簡介

根據控制要求和控制功能的分析，PLC的機型選用三菱公司的FX2N—64MR為基本單元。FX2N系列PLC是三菱FX系列PLC中功能較強大的機型，具有豐富的軟元件資源，提供了多種特殊功能模塊，有多種RS—232C、RS—422、RS—485串行通信模塊或功能擴展板以支持網絡通信。FX2N具有較強的數學指令集，滿足數學功能要求很高數據處理。溫度檢測通過 2塊 FX2N—4AD—PT模擬特殊模塊，把共5層的6塊壓板的6個溫度值讀到PLC，溫度傳感器使用3線的PT100. FX2N—4AD—PT模擬特殊模塊可將 4路 PT100溫度傳感器的輸入信號放大，并將數據轉換成12位的可讀數據，存儲在主處理單元中。攝氏度和華氏度都可讀，讀數分辨率從0.2到0.3攝氏度或0.36到0.54華氏度。所用的數據傳輸和參數設置都可以通過 FX2N—4AD—PT的軟件控制來調整，由PLC的TO/FROM應用指令來完成。液壓系統(tǒng)壓力測量使用FX2N—2AD模擬輸入模塊，將壓力變送器產生的4～20mA信號讀到PLC，F(xiàn)X2N—2AD模擬輸入模塊可將2點模擬輸入轉換成12位的數字值傳送到PLC中，模擬輸入通道可接受的輸入為 0～10V DC 或 0～5V DC 的電壓輸入和4～20mA的電流輸入，使用FROM/TO指令與PLC進行數據傳輸。

為了滿足人機界面顯示的美觀、易操作性，獲得較理想的人機交互效果，設備選擇了三菱公司的觸摸屏F940（5.7″）。該型號觸摸屏是一種具有高級顯示功能、報警處理能力以及PLC順控程序編輯功能的通用圖形操作終端，是一款極受歡迎的標準尺寸的觸摸屏。它具有操作簡單方便、符合人性化等優(yōu)點。通過觸摸屏窗口可以進行配方的編輯、修改和關鍵工藝參數的設定。同時，通過觸摸屏可以進行熱壓機參數設定、工藝流程、運行狀態(tài)和報警顯示，并且可以形成實時數據曲線和數據報表以供顯示和打印。

5 結論

本熱壓機，在天威集團絕緣分公司使用，效果良好，滿足生產工藝要求。操作者反映熱壓機操作簡單可靠，人機界面良好，幫助信息全面，報警保護功能滿足使用維修要求。

本熱壓機應用了具有先進水平的新技術、新器件，從而取得了良好的經濟效果。電氣控制系統(tǒng)采用三菱觸摸屏和三菱PLC，極大地減少了線路連接的復雜性，避免了現(xiàn)場可能的各種電磁干擾的影響。經實際運行證明系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好，產品的自動化水平和生產效率得到顯著提高，取得了比較明顯的經濟效益。