PLC控制的液壓打包機(jī)在鋁加工行業(yè)的應(yīng)用探析

賀正權(quán) 華延功

摘 要：PLC采用一類可編程的存儲器，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，與算數(shù)操作等面向用戶的指令，用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)，內(nèi)部存儲程序和順序控制，具有較強(qiáng)的抗干擾性特點(diǎn)，通過模擬輸出/輸入或數(shù)字對各種類型的生產(chǎn)活成或機(jī)械進(jìn)行控制。針對鋁加工行業(yè)金屬液壓打包機(jī)故障較為頻繁，并且難以處理和診斷，對基于PLC控制的液壓打包機(jī)，進(jìn)行局部改造，有效提高生產(chǎn)效率，通過實(shí)際運(yùn)行明顯降低故障率，取得較為明顯的效果。

關(guān)鍵詞：打包機(jī) PLC控制 鋁加工 繼電器控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-093-02

金屬液壓打包機(jī)在再生資源回收企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是市場上的一些中小型液壓打包機(jī)更極為受歡迎。金屬液壓打包機(jī)在鋁加工行業(yè)中應(yīng)用廣泛，用處明顯，針對鋁加工的工藝流程，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場的生產(chǎn)要素，為了進(jìn)一步提高打包的效率，優(yōu)化生產(chǎn)線，對電氣控制方面進(jìn)行了改造。

1 液壓打包的現(xiàn)狀及前景

液壓剪切機(jī)和液壓打包機(jī)我國在20世紀(jì)80年代中期就開始起步研制應(yīng)用。當(dāng)時(shí)國家已經(jīng)將廢鋼回收加工列入了節(jié)能項(xiàng)目當(dāng)中，這主要是為了從宏觀政策上鼓勵(lì)發(fā)展。國家物資總局和商業(yè)部，為了廢鋼回收價(jià)能項(xiàng)目能夠正常實(shí)施，特別從捷克、美國、日本、西德等國家分別組織引進(jìn)了一部分打包機(jī)以及廢鋼剪切機(jī)。首先對京、津等大中型城市進(jìn)行了武裝，我國非金屬加工設(shè)備的生產(chǎn)體系，通過隨后不斷的技術(shù)合作和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)等多種形式逐漸形成。堅(jiān)持以市場調(diào)節(jié)為輔，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)為主，是我國在80年代所堅(jiān)持的發(fā)展國策，機(jī)械工業(yè)部責(zé)無旁貸地根據(jù)當(dāng)時(shí)的國情，承擔(dān)了引進(jìn)、研制開發(fā)、吸收、轉(zhuǎn)化等生產(chǎn)任務(wù)，為液壓系列等非金屬加工設(shè)備的推廣和應(yīng)用，做出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)。90年代后，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善和快速發(fā)展，研制和生產(chǎn)廢鋼加工設(shè)備的企業(yè)，開始向長江流域和華東地區(qū)逐步轉(zhuǎn)移，為了響應(yīng)國家的號召，在90年代初，很多公司開始擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，有不少廠家生產(chǎn)了一定數(shù)量的非金屬加工設(shè)備。

2 液壓打包機(jī)的基本原理

2.1 設(shè)備的組成

打包機(jī)主要由凝棉器、主要壓縮裝置、吸風(fēng)風(fēng)機(jī)、自動(dòng)包皮裝置、輸送風(fēng)管、穿條裝置、推進(jìn)裝置、過濾器、電控裝置、液壓裝置等十個(gè)部分組成。

2.2 液壓打包機(jī)的原理

首先要先打開凝棉器，只有打開凝棉器，廢料才能夠進(jìn)出，凝棉器的作用就像是進(jìn)入打包機(jī)軀體的門，通過風(fēng)機(jī)的風(fēng)力作用廢料會(huì)被吸進(jìn)打包機(jī)的主艙，不斷在主艙內(nèi)積累，同時(shí)，打包機(jī)的主壓頭已經(jīng)壓緊一次，同時(shí)等待下壓，提升至最上端。

廢料不斷在進(jìn)裝置前方艙內(nèi)積累，廢料達(dá)到所需要的重量時(shí)推進(jìn)裝置上方的門會(huì)關(guān)閉，在門的上方會(huì)不斷有廢料落下。與此同時(shí)，纖維將會(huì)被推進(jìn)裝置推入主艙，這時(shí)可以隨時(shí)準(zhǔn)備打包工作，因?yàn)橹髋撘呀?jīng)堆滿了廢料。

廢料的打包要求因?yàn)橐呀?jīng)得到滿足，所以主缸會(huì)實(shí)施下壓動(dòng)作，在壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)推進(jìn)裝置會(huì)回到原來的位置，并且將上方和前方的門關(guān)閉，這時(shí)，艙內(nèi)又開始有廢料落入。

打包的過程因?yàn)橐呀?jīng)完成，所以會(huì)打開主艙的側(cè)門，打包完成的成品會(huì)被推出主艙，這時(shí)完成了整個(gè)打包過程。廢料同時(shí)不斷在推進(jìn)裝置的前方艙內(nèi)積累，推進(jìn)裝置上方的門，當(dāng)達(dá)到纖維堆積的指標(biāo)高度后關(guān)閉，推進(jìn)裝置傳感器會(huì)向其發(fā)出指令，推進(jìn)器然后進(jìn)行預(yù)壓、動(dòng)作，推進(jìn)器在完成預(yù)壓后，會(huì)回到原位，打開上面的門，在艙內(nèi)會(huì)不斷有纖維落入。同時(shí)，主壓頭返回原位，打包工作完成，等待下一塊廢料的打包。

3 改造的目的

整個(gè)液壓打包工藝流程，采用PLC作為控制軟件控制系統(tǒng)，主要有以下幾個(gè)方面的影響：

（1）傳統(tǒng)的繼電器控制方式，給查找問題帶來了很大的不便，有的控制全部都是通過電氣元件來完成，接線較為麻煩，繼電器接線比較繁瑣，浪費(fèi)電氣元件，很難查找設(shè)備的問題所在，而在這一方面如果利用PLC可編程控制器，則就顯得非常直接簡單了。

（2）作為新一代可編程控制器的PLC，生產(chǎn)過程的模擬量自動(dòng)控制和順序邏輯控制可根據(jù)控制要求和工藝流程來實(shí)現(xiàn)，PLC具有可靠性高、使用方便、功能強(qiáng)、體積小、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)。所以，在工業(yè)控制現(xiàn)場中PLC不僅被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了較好的控制效果。

（3）在改造設(shè)備方面，PLC可編程控制器更加優(yōu)越可行，其只需要在程序里加些聯(lián)鎖和保護(hù)就可以實(shí)現(xiàn)，而傳統(tǒng)的繼電器接線方式，基本上需要改動(dòng)所有的控制接線和元器件。

4 系統(tǒng)工作原理

4.1 手動(dòng)控制

一般在自動(dòng)控制失靈、系統(tǒng)調(diào)試以及檢修時(shí)應(yīng)用，采用手動(dòng)控制，打包機(jī)可以不分順序的動(dòng)作。

4.2 自動(dòng)控制

整個(gè)自動(dòng)控制的過程可以大致分為以下幾個(gè)階段：

（1）在打包體內(nèi)堆入廢料后，點(diǎn)擊盒蓋按鈕，盒蓋液壓缸然后開始動(dòng)作，當(dāng)盒蓋限位與蓋子相碰時(shí)液壓缸停止動(dòng)作，完成第一個(gè)階段。

（2）向壓料方向側(cè)缸開始工作，走到停止限位，壓力達(dá)到15MP時(shí)停止動(dòng)作。

（3）為讓鋁屑成為塊狀，主缸前進(jìn)對鋁屑進(jìn)行擠壓，當(dāng)壓力達(dá)到15MP完成限位時(shí)，此階段完成。

（4）鋁塊在打包成型后，被送出通道側(cè)門。

（5）主缸再次前進(jìn)，將鋁塊推出打包機(jī)體為止。

（6）側(cè)門關(guān)閉至初始位，側(cè)缸和主缸回程到初始位，為下一塊廢料做好準(zhǔn)備。

5 液壓打包機(jī)控制和通訊實(shí)現(xiàn)

5.1 人機(jī)界面

在系統(tǒng)中HMI服務(wù)器創(chuàng)建信息資料，主要完成對組態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)，監(jiān)視功能以及采集信息。PLC與網(wǎng)絡(luò)HMI系統(tǒng)通過現(xiàn)場過程總線進(jìn)行直接連接。

HMI服務(wù)器上的資料信息通過組態(tài)網(wǎng)絡(luò)HMI客戶機(jī)獲取，并對系統(tǒng)的運(yùn)行狀況通過組態(tài)畫面來監(jiān)視。對HMI服務(wù)器上的過程資料和組態(tài)資料所有的HMI客戶機(jī)都能夠直接訪問?？蛻粼谟脖P有所損壞的情況下，可以選擇使用普通的硬盤對系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)等進(jìn)行恢復(fù)和安裝工作。對輸入的任何信息計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理篩選和檢查，以避免超越限幅。輸入的信息如果超過限定值，那么將被拒絕，同時(shí)為了便于操作人員及時(shí)修改所輸入的資料，會(huì)發(fā)出警報(bào)。

5.2 通訊實(shí)現(xiàn)

為了能夠更好的維護(hù)和管理設(shè)備，隨著現(xiàn)場總線的快速發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)各個(gè)企業(yè)也在不斷的進(jìn)行運(yùn)用，打包機(jī)屬于小型設(shè)備，程序量相對較少，主要把液壓打包機(jī)當(dāng)作是用來實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn)，所以，在對其進(jìn)行控制時(shí)可以當(dāng)作子站，具體如下：

首先要將打包機(jī)作為支站編號，將其標(biāo)號為BC5，這是非常重要的，我們將其作為子站的序號，通訊模塊本身有序號可以提供編輯，而子站的建立是通過通訊模塊的IM1533-1來完成的，硬件的組態(tài)設(shè)計(jì)如果已經(jīng)完成，那么為了順利通訊，通訊模塊的撥碼器也必須要與之相對應(yīng)，將打包機(jī)控制站設(shè)置為BC，在硬件方面一般采用紅綠顏色兩芯線的通訊線，通過專門的壓頭和通訊電纜進(jìn)行通訊模塊的連接，打包機(jī)的CPU模塊需要將其修改為通訊模塊IM153-1進(jìn)行通訊，另外，接線的方法一定要正確。同時(shí)將B4添加到通訊模塊IM153-1，硬件與外部的正確連接BC和B4通訊模塊連接成功也就完成了，最后子站的終端電阻需要置位，通訊模塊使用終端電阻需要多加注意。

在軟件方面需要添加一個(gè)新的FCloo數(shù)據(jù)塊，在鋸銑機(jī)組的程序中將打包機(jī)的所用功能塊的軟件程序，在鋸銑機(jī)組的控制器中置入，此外主程序的OBI需要改動(dòng)，直接在OBI中調(diào)用FC100就可以實(shí)現(xiàn)通訊，如圖1。

6 總結(jié)

自本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，改造后操作方便、系統(tǒng)運(yùn)行可靠，提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省了大量的人力、物力和不必要的成本投入。

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