80MN熱模鍛壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

常嫦

（太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024）

80MN熱模鍛壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

常嫦

（太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024）

本文介紹了80MN熱模鍛壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、電氣調(diào)試以及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

熱模鍛壓機(jī)；電氣控制；調(diào)試；一次成型

熱模鍛壓機(jī)是金屬熱成形的主要設(shè)備品種之一。近年來，由于其智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高精度、大噸位、全程數(shù)據(jù)跟蹤等特點(diǎn)，在市場上占據(jù)了一席之地。由我公司為某合金輪轂企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的80MN熱模鍛壓機(jī)，具有控制精度高、上下料銜接快速、一次成型等特點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

本壓機(jī)由壓機(jī)本體、液壓傳動與控制系統(tǒng)、自動檢測、控制裝置和電氣控制系統(tǒng)組成。

1 電氣控制系統(tǒng)描述

本壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng)采用人機(jī)界面MP370和工業(yè)可編程序控制器進(jìn)行控制，控制器為當(dāng)前先進(jìn)的西門子S7－400，具有運(yùn)算速度快、檢測實(shí)時性強(qiáng)、指令功能豐富、可靠性高等特點(diǎn)，有效保證了對壓機(jī)生產(chǎn)過程的控制。電氣控制網(wǎng)絡(luò)為Profibus－DP和工業(yè)以太網(wǎng)。

電氣控制包含硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)包括人機(jī)界面HMI、下位機(jī)、人機(jī)接口、傳感器和執(zhí)行元件；軟件系統(tǒng)包括基于winCCflexible的HMI軟件和基于PLC運(yùn)行軟件STEP 7的程序軟件。

利用WinCCflexible軟件做成HMI人機(jī)界面，可以實(shí)時顯示壓機(jī)的工作狀態(tài)、各液壓管路的信號狀態(tài)、各傳感器的信號狀態(tài)，可以設(shè)定坯料數(shù)據(jù)、實(shí)時輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。本HMI人機(jī)界面集設(shè)備監(jiān)控、故障診斷于一身，為壓機(jī)生產(chǎn)、管理提供服務(wù)，可以存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

下位機(jī)PLC主站采用西門子S7－400，S7－400是具有中高檔性能的PLC，采用模塊化無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，適用于對可靠性要求極高的大型復(fù)雜控制系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力和診斷功能。從站采用了WAGO的現(xiàn)場I/O系統(tǒng)。此現(xiàn)場I/O模塊具有體積小、組態(tài)方便、靈巧耐用等特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 80MN熱模鍛壓機(jī)電氣控制網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)－PLC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，完全實(shí)現(xiàn)了對熱模鍛壓機(jī)機(jī)組工作過程的在線智能管理和控制。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)，以電液配合控制為手段，使壓機(jī)在輪轂一次性成形的工藝過程中發(fā)揮了優(yōu)勢，且其工作周期短，壓力穩(wěn)定，使產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都得以保證。

1.1 壓機(jī)位置控制

熱模鍛壓機(jī)的位置控制選用磁滯式位移傳感器，SSI接口，位置信號輸入PLC實(shí)現(xiàn)位置控制，一個傳感器上兩個磁環(huán)，可同時采集兩個梁的位置信號。其余重要位置采用限位開關(guān)、接近開關(guān)檢測發(fā)訊，并且保護(hù)位置要做好機(jī)械限位。

1.2 壓機(jī)速度控制

壓力控制采用壓力傳感器送入PLC完成壓力顯示、控制及保護(hù)。通過PLC控制液壓閥門開關(guān)的數(shù)量及比例閥和比例泵的流量，實(shí)現(xiàn)壓力和位置的協(xié)調(diào)、速度的調(diào)節(jié)。

1.3 過程控制

壓機(jī)工作方式有手動、半自動和自動三種，可以在不同工況下進(jìn)行選擇。設(shè)置狀態(tài)為非生產(chǎn)模式，無連鎖、無快速。手動工作方式下，各機(jī)構(gòu)為雙手操作。半自動工作方式下，滿足初始條件后按啟動按鈕完成一次工作循環(huán)，在生產(chǎn)過程中，如需中斷工作則按中斷按鈕，處理情況完畢后可中斷恢復(fù)繼續(xù)生產(chǎn)。全自動工作方式下，上下料機(jī)器人、坯料上下游處理設(shè)備的連鎖條件滿足后則可進(jìn)行不間斷循環(huán)生產(chǎn)，形成非常有效的配合。

2 電氣設(shè)備組成描述

本壓機(jī)的供電電源為三相五線制，AC220V/ DC24V，電壓波動范圍±10%，最大裝機(jī)容量約為800kW。①總電源柜。負(fù)責(zé)對整機(jī)的動力電源供給和保護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)與車間電源隔離，并為壓機(jī)提供各種控制所需的電源；②傳動柜。傳動柜中裝有各級別拖動設(shè)備的電氣控制啟動回路和保護(hù)裝置，大于75kW的電動機(jī)采用星角啟動降低沖擊，其余小電機(jī)直接啟動；③PLC控制柜。PLC控制柜中安裝可編程控制器的CPU、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、部分I/O模塊、直流穩(wěn)壓電源等用于PLC系統(tǒng)的配電和控制；④操作臺。壓機(jī)設(shè)有可旋轉(zhuǎn)操作臺，人機(jī)界面安裝于此操作臺上，操作臺就近安裝于設(shè)備正面，方便觀察和操作；⑤控制箱。壓機(jī)在設(shè)備各液壓站和信號元件附近安裝幾個微型控制箱，箱內(nèi)裝有網(wǎng)絡(luò)適配器和I/O模塊，用于反饋信號的采集和動作指令的執(zhí)行；⑥接線盒。壓機(jī)設(shè)有兩種不風(fēng)規(guī)格的接線盒，對每個電氣元件的接線進(jìn)行就近安裝接線，保護(hù)元件的電氣接線。

3 壓機(jī)調(diào)試

設(shè)備安裝結(jié)束后，按照試車的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、大綱、技術(shù)文件和圖紙規(guī)定，對設(shè)備進(jìn)行逐項(xiàng)參數(shù)的測試，對其主要技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行精度、速度、行程和位置，以及設(shè)備的控制和安全連鎖要求進(jìn)行測試和記錄。在各項(xiàng)檢驗(yàn)和試驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時中止測試并進(jìn)行有效的調(diào)整和處置，消除異常后方可繼續(xù)調(diào)試。在重復(fù)實(shí)驗(yàn)各參數(shù)并確認(rèn)合格后進(jìn)行設(shè)備試生產(chǎn)，由生產(chǎn)輪轂的過程、周期和產(chǎn)品質(zhì)量確認(rèn)此設(shè)備的功能完好并交付用戶。

4 總結(jié)

80MN熱模鍛壓機(jī)的設(shè)計(jì)和投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了金屬合金輪轂的一次性成形，并且在生產(chǎn)過程中起動平穩(wěn)、控制精度高、生產(chǎn)周期短，對提高合金輪轂的產(chǎn)量和質(zhì)量保證起到非常重要的作用，也為公司此類產(chǎn)品的市場開拓起到示范作用。

[1]薛春蘭.80MN熱模鍛壓機(jī)輪轂生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)[J].鍛造與沖壓，2009，（8）.

[2]趙德龍，娜仁莎.80MN熱模鍛壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（5）.

[3]魏 軍.金屬擠壓機(jī)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]王 磊.新25MN電極擠壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試[J].一重技術(shù)，2001，（4）.

Electric control of 80MN hot die forging press

CHANG Chang
（Technical Center,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan 030024,Shanxi China）

The structure and electric debugging of electric control system for 80MN hot die forging press have been introduced in the text,as well as the application experience.

Hot die forging press;Electric control;One-time forming

TG315.5+1

B

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.007

1672－0121（2016）04－0023－02

2016－03－17；

2016－05－12

常 嫦（1983－），女，工程師，從事鍛壓設(shè)備電氣設(shè)計(jì)。E－mail：171238811＠qq.com