四輥壓延機(jī)儲(chǔ)布液壓站的自動(dòng)控制系統(tǒng)與維護(hù)

何利源

（大連橡膠塑料機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116039）

四輥壓延機(jī)儲(chǔ)布液壓站的自動(dòng)控制系統(tǒng)與維護(hù)

何利源

（大連橡膠塑料機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116039）

針對(duì)傳統(tǒng)四輥壓延機(jī)的儲(chǔ)布液壓站系統(tǒng)定速不足的基礎(chǔ)之上，將變頻電機(jī)應(yīng)用在儲(chǔ)布液壓站上，重點(diǎn)介紹了儲(chǔ)布液壓站的結(jié)構(gòu)和工作原理，利用電氣控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)布電機(jī)進(jìn)行電氣控制。根據(jù)控制流程編寫PLC程序，在保持壓力恒定的基礎(chǔ)之上有效的在PLC系統(tǒng)中對(duì)儲(chǔ)布部分的速度進(jìn)行控制。驗(yàn)證了利用變頻電機(jī)的可行性；為橡膠行業(yè)的機(jī)械設(shè)備壓延機(jī)生產(chǎn)線的儲(chǔ)布液壓系統(tǒng)提供了理論依據(jù)，從而提高了儲(chǔ)布控制精度和穩(wěn)定性，并且節(jié)約了能源，減少滑油損耗。

壓延機(jī)；儲(chǔ)布液壓站；自動(dòng)控制；變頻電機(jī)；節(jié)能減耗

隨著現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)外輪胎廠也逐漸增多，然而四輥壓延機(jī)是輪胎生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響到輪胎企業(yè)纖維覆膠簾布的生產(chǎn)、質(zhì)量和消耗。它的性能對(duì)于輪胎質(zhì)量具有非常大的影響，壓延機(jī)的質(zhì)量不僅對(duì)于輪胎的整體性能有著至關(guān)重要的影響[1]，對(duì)于壓延機(jī)的生產(chǎn)效率也非常重要。所以對(duì)壓延機(jī)的控制系統(tǒng)要求也越來越高，進(jìn)而需要很強(qiáng)的可靠性和生產(chǎn)能力以及高效率，在壓延機(jī)生產(chǎn)線上，儲(chǔ)布裝置的作用是至關(guān)重要的，與整條線的連續(xù)性和張力密切相關(guān)；在這個(gè)大型化、高速化、精密化、高自動(dòng)化、機(jī)構(gòu)多樣化、自動(dòng)化程度逐漸提高的年代，在可編程控制器作為運(yùn)算控制以來，四輥壓延機(jī)生產(chǎn)線主機(jī)及其輔機(jī)都是利用可編程控制器做相應(yīng)控制，但是國內(nèi)外首次對(duì)儲(chǔ)布系統(tǒng)進(jìn)行控制，利用變頻電機(jī)代替以往的普通電機(jī)進(jìn)行控制，增加了其運(yùn)行的可靠性和精確性，是儲(chǔ)布液壓站系統(tǒng)的至關(guān)重要的前提，從而節(jié)約能源、減少潤滑油損耗。

1　主要組成結(jié)構(gòu)

在橡膠壓延生產(chǎn)線中設(shè)有前、后儲(chǔ)布裝置，用來儲(chǔ)存簾布或者貼膠后的掛膠簾布，使生產(chǎn)線保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而在有些情況進(jìn)行卷取過程中，需要停機(jī)進(jìn)行裁斷，但此時(shí)又不能讓壓延主機(jī)停車，以免造成原材料的浪費(fèi)及生產(chǎn)率的下降，基于這種情況需要儲(chǔ)布裝置來維持生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行，本文主要描述液壓式儲(chǔ)布裝置，儲(chǔ)布裝置包括兩個(gè)輥筒且距離可變的框架、機(jī)架以及液壓裝置構(gòu)成[2]。下框架為固定式，上框架可以上下移動(dòng)，具體示意圖和液壓原理圖如圖1和2所示。

圖1　液壓式儲(chǔ)布裝置示意圖

圖2　儲(chǔ)布液壓原理圖

圖1中，儲(chǔ)布液壓站裝置包括角位移傳感器、上框架、下框架組成，儲(chǔ)布裝置的作用是在導(dǎo)開和卷取間歇工作時(shí)保證壓延機(jī)生產(chǎn)線的連續(xù)性，然而液壓站系統(tǒng)的作用是為儲(chǔ)布及張力的建立與調(diào)節(jié)提供動(dòng)力的支持，工作原理是在原有設(shè)定的工作壓力情況下，在對(duì)其進(jìn)行調(diào)整保證儲(chǔ)布裝置在預(yù)先設(shè)定的壓力下工作；同時(shí)液壓式儲(chǔ)布裝置張力調(diào)整可以通過調(diào)節(jié)液壓缸的油壓來調(diào)整，并且是通過控制卷取速度的方法來達(dá)到對(duì)儲(chǔ)布裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制[3]，根據(jù)液壓原理可以知道這樣會(huì)頻繁的使用潤滑油液壓缸，但是本文中為了節(jié)約能源，減少潤滑油的損耗，保證液壓站系統(tǒng)使用的長久性和耐用性，所以在控制系統(tǒng)中利用規(guī)定時(shí)間定時(shí)補(bǔ)充或減少油壓的方法。

2　電氣-儲(chǔ)布液壓站電機(jī)控制設(shè)計(jì)

儲(chǔ)布器采用儲(chǔ)布液壓的變頻裝置，在控制系統(tǒng)中，壓延機(jī)生產(chǎn)線主要利用變頻驅(qū)動(dòng)器，這是PLC控制系統(tǒng)和電機(jī)之間的紐帶，一個(gè)中間環(huán)節(jié)，因?yàn)镻LC可編程控制器是屬于弱電范疇，而電機(jī)的運(yùn)行需要強(qiáng)大的額定電壓和電流，所以驅(qū)動(dòng)器的主要作用是放大控制信號(hào)，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)器使得控制系統(tǒng)可以滿足更高、更穩(wěn)定的生產(chǎn)要求[4]，本條生產(chǎn)線的工作流程希望保持在壓力恒定的基礎(chǔ)之上順利進(jìn)行，因此對(duì)于儲(chǔ)布液壓站的變頻器頻率控制非常的重要，在電氣系統(tǒng)控制單元中，根據(jù)電機(jī)的類型選擇相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器并且對(duì)這些驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M網(wǎng)。由于壓延生產(chǎn)線大部分的部件都是利用羅克韋爾的PLC的組件，根據(jù)對(duì)生產(chǎn)壓延線整體設(shè)計(jì)方案，CPU與以太網(wǎng)模塊、Device Net模塊和高速計(jì)數(shù)模塊等連接，然而工業(yè)以太網(wǎng)適合用在快速響應(yīng)和大量傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，“以太網(wǎng)”部分使用了交換機(jī)作為中轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行傳輸，變頻器選用的Power Flex 700系列，基于變頻器和以太網(wǎng)之間的傳輸與執(zhí)行對(duì)壓延生產(chǎn)線（包括儲(chǔ)布液壓站）進(jìn)行編輯及設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)布變頻電機(jī)的控制，儲(chǔ)布液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)電氣原理圖如圖3所示。

圖3　儲(chǔ)布液壓站的電氣原理圖

3　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

儲(chǔ)布液壓站在整個(gè)生產(chǎn)線中是不可或缺的一部分，由于儲(chǔ)布裝置是由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，根據(jù)潤滑油的壓力控制輥架的高度來保持張力的恒定，在應(yīng)用時(shí)將儲(chǔ)布液壓站的信號(hào)傳送給主控單元，因?yàn)楣I(yè)上對(duì)儲(chǔ)布裝置控制的精度、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)量、以及中央控制單元CPU的運(yùn)算速度能力等都有非常高的要求[5]，所以結(jié)合這些要求，本條壓延生產(chǎn)線選擇的CPU是羅克韋爾ControlLogix 系列的 1756-L61 型 CPU、I/O模塊選擇的是1756系列、以及網(wǎng)絡(luò)模塊等，為了更好的體現(xiàn)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)、我們還設(shè)置了監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)儲(chǔ)布動(dòng)作要求流程及保持壓力穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對(duì)儲(chǔ)布液壓站的速度在PLC程序中進(jìn)行設(shè)計(jì)編程，并且在生產(chǎn)線中有高數(shù)計(jì)數(shù)模塊連接裁斷裝置前的計(jì)長旋轉(zhuǎn)編碼器,用來監(jiān)控和反饋生產(chǎn)線的運(yùn)行速度與簾布的卷取長度等,為卷取與裁斷裝置的啟動(dòng)提供信號(hào)。

儲(chǔ)布設(shè)有液壓站啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，當(dāng)按下儲(chǔ)布液壓啟動(dòng)按鈕時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)布不需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，液壓站的壓力置零，傳送到變頻電機(jī)的變頻控制系統(tǒng)，生產(chǎn)設(shè)備中利用位移傳感器模擬量進(jìn)行檢測，在PLC控制中，通過算法的性能指標(biāo)函數(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，經(jīng)過這種動(dòng)態(tài)的非線性離散時(shí)間系統(tǒng)的特性找出這種控制算法的優(yōu)越性，由于觸摸屏以太網(wǎng)的在線自動(dòng)監(jiān)控，使得壓延生產(chǎn)線的狀態(tài)能夠?qū)崟r(shí)獲得，形成了在線反饋回路。設(shè)計(jì)出完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，本方法克服了傳統(tǒng)的儲(chǔ)布液壓站部分開環(huán)控制方法的不足，大大提高了生產(chǎn)的精度和效率。

4　結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)了變頻電機(jī)在壓延機(jī)生產(chǎn)線儲(chǔ)布液壓站裝置上的使用，從儲(chǔ)布液壓站的基本組成結(jié)構(gòu)和液壓原理出發(fā)，利用電氣控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)布變頻裝置進(jìn)行控制并分析生產(chǎn)線儲(chǔ)布裝置的組態(tài)與通訊；此外，整條生產(chǎn)線PLC通訊模塊是用羅克韋爾ControlLogix 5000軟件完成的，并且是分成幾個(gè)模塊進(jìn)行程序設(shè)計(jì)編程；本條壓延機(jī)生產(chǎn)線儲(chǔ)布液壓站控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行后,克服了以前傳統(tǒng)方法的不足，系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定、可靠,大大提高了精度，節(jié)約了潤滑油能源、減少成本，具有良好的應(yīng)用前景。

[1]劉夢華，呂海峰，陶乃義.塑料壓延生產(chǎn)線使用與維修手冊 [M].機(jī)械工業(yè)出版社.2007,（2）.

[2]劉安成,李明昊,任延昂，壓延機(jī)儲(chǔ)布裝置浮動(dòng)架位置控制[J].微機(jī)應(yīng)用與自動(dòng)控制，2012,(38):47～48.

[3]張光明,張孝軍.鐘英.龔學(xué)健，四輥壓延機(jī)冷卻儲(chǔ)布液壓系統(tǒng)快速故障診斷與維修探討[J].橡膠機(jī)械與裝備2012,（10）：40～41.

[4]徐云會(huì).孫鵬.李培培 輪胎胎體簾布油皮膠和隔離膠熱帖的新工藝[J].2015，（16）：41～42.

[5]張弛鋼絲簾布?jí)貉訖C(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).2013.

（R-01）

十二五”期間我國丁苯橡膠裝置建設(shè)概況

“十二五”期間，我國丁苯橡膠新建和擴(kuò)建裝置有：杭州浙晨橡膠有限公司10.0萬t/年，天津陸港石油橡膠有限公司10.0萬t/年，福橡化工有限責(zé)任公司10.0萬t/年，中國石油撫順石油化工公司20.0萬t/年，浙江維泰橡膠有限公司10.0萬t/年，雙惠橡膠南通有限公司1.5萬t/年，中國石化巴陵石化公司3.0萬t/年，遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司5.0萬t/年以及鎮(zhèn)江奇美化工有限公司4.0萬t/年生產(chǎn)裝置。

燕豐 供稿

“十二五”期間我國熱塑丁苯橡膠裝置建設(shè)概況

“十二五”期間，我國熱塑丁苯橡膠（SBC）新建和擴(kuò)建裝置有：天津樂金渤天化工有限公司6.0萬t/年，李長榮化學(xué)工業(yè)公司30.0萬t/年，寧波科元塑膠有限公司10.0萬t/年，寧波歐瑞特聚合物有限公司2.0萬t/年，中國石化巴陵石化公司6.0萬t/年，山東聚圣科技有限公司4.0萬t/年，臺(tái)橡（南通）實(shí)業(yè)有限公司4.0萬t/年以及遼寧北方-戴納索橡膠有限公司5.0萬t/年生產(chǎn)裝置。

燕豐 供稿

(R-01)

Four roll calendar store cloth hydraulic station automatic control system for storage and maintenance

Four roll calender store cloth hydraulic station with automatic control system for storage and maintenance

He Liyuan
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co., Ltd., Dalian 116039,China)

This paper mainly introduced the structure and working principle of store cloth hydraulic station using the electric control system. Verifid the feasibility of using the frequency conversion motor,provided theory basis for the hydraulic system for rubber industry calender production line,so as to improve the accuracy and stability,and also save energy, reduce the loss of lubricating oil.

calender; store cloth hydraulic station; automatic control; frequency conversion motor; energy conservation and consumption reduction

TQ330.493 TG115.28

1009-797X(2016)11-0045-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.013

何利源（1988-），女，2013年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)，碩士學(xué)位，工程師，主要從事橡膠機(jī)械設(shè)備的電控系統(tǒng)研發(fā)。

2016-02-02