750KG空氣錘的PLC改造

趙樹權(quán) 唐興貴

摘 要：750KG空氣錘動力驅(qū)動系統(tǒng)及電控系統(tǒng)多而復(fù)雜，加上設(shè)備陳舊，基本失去使用功能。通過對該設(shè)備的驅(qū)動部分改造，取消原有動力供應(yīng)系統(tǒng)新增電液錘驅(qū)動頭、動力頭及氮?dú)怛?qū)動系統(tǒng)，經(jīng)過PLC進(jìn)行邏輯控制實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液、氣一體化，使老舊設(shè)備重?zé)ㄉ鷻C(jī)。

關(guān)鍵詞：空氣錘；電液錘；霍爾開關(guān)；PLC；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.225

0 前言

空氣錘工藝技術(shù)水平低下，噪音大，而且耗能高產(chǎn)出低。電液錘技術(shù)成熟，已占領(lǐng)了現(xiàn)在的鍛錘市場。有些單位在是購置新的液壓鍛錘設(shè)備，還是改造現(xiàn)有的空氣錘上進(jìn)行著選擇。對于投入使用時間長，但是由于設(shè)備利用率不太高，機(jī)體完好，以及錘身和砧坐部份剛性強(qiáng)度較好的空氣錘，如果進(jìn)行改造，可以節(jié)約一半的購買資金。下面將以750KG空氣錘為例進(jìn)行“換頭”改造工作。

1 電液錘動作原理分析

電液錘驅(qū)動系統(tǒng)的主體是一個箱體，作為工作時短期容油的油箱，該箱體又稱連缸梁。中間連有主缸并與外部氣缸相連，氣缸充有氮?dú)猓?.5～3.5MPa）。主缸側(cè)下部有二個孔分別與快速放油閥（二級閥）和保險閥連通。液壓站來的高壓油通過管路進(jìn)入連缸梁右上側(cè)安裝的主控閥和蓄能器中，上部通過管路接大氣罐，蓄能器下部的油腔直接和主控閥相通。電液驅(qū)動頭的基本動作是提錘和打擊兩種，即“氣壓驅(qū)動，液壓蓄能”。當(dāng)提錘時，油泵和蓄能器來的高壓油克服錘頭的自重和活塞上部氮?dú)鈮毫Φ淖饔檬瑰N頭上升，同時將活塞上腔的氮?dú)鈮嚎s蓄能；打擊時，活塞的下腔的高壓油斷開卸荷，靠活塞上部氮?dú)鈿怏w膨脹，加上錘頭系統(tǒng)的重力使錘頭系統(tǒng)產(chǎn)生加速向下形成打擊。

2 電氣控制的設(shè)計要求及實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)主要以可編程控制器PLC為控制核心，結(jié)合各電控和儀控元器件實(shí)現(xiàn)液、氣路卸荷與電機(jī)的Y-△降壓起動。整個控制能充分地完成對系統(tǒng)的起動、停止、故障檢測與保護(hù)、顯示與報警、卸荷與加載、有必要時強(qiáng)行停機(jī)等功能。以下就電氣控制的要求以及相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計配置作說明。

2.1 電液錘電機(jī)保護(hù)功能

電液錘電機(jī)保護(hù)功能中采用功能齊全、動作可靠的新型的電機(jī)綜合保護(hù)器，反時限特性曲線精度高，能對各種對稱性故障和非對稱性故障進(jìn)行保護(hù)。（1）當(dāng)出現(xiàn)三相電流不平衡時，斷相指示燈點(diǎn)亮并鎖定。當(dāng)電機(jī)故障后保護(hù)器給PLC一信號，同時故障電機(jī)停機(jī)，對應(yīng)的“某號電機(jī)故障”顯示燈閃爍且蜂鳴器發(fā)聲報；（2）當(dāng)電機(jī)起動或發(fā)生過載時，過載指示燈亮，保護(hù)器內(nèi)延時電路按積分曲線進(jìn)行計算，如過載時間小于設(shè)定時間，則過載指示燈自動熄滅，否則一直長亮且保護(hù)動作；（3）正常工作時，電源指示燈亮。

2.2 電液錘卸荷功能

所謂卸荷也就是卸掉負(fù)荷。當(dāng)電機(jī)帶動油泵不是將油液供給系做功，而是通過打開電磁溢流閥直接將油液返回油箱，此時電機(jī)近似于空載運(yùn)行，稱為卸荷，反之系統(tǒng)正常工作時，由電機(jī)帶動油泵將高壓油供給系統(tǒng)做功，電氣上實(shí)為電機(jī)帶負(fù)荷；也就是說，在該系統(tǒng)中加載和卸荷是通過電磁溢流閥的關(guān)閉和打開來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)卸荷載系統(tǒng)中發(fā)生時，對應(yīng)的指示燈亮要亮；反之則對應(yīng)的指示燈要滅。

2.3 電液錘中液位檢測功能

液位檢測在電液錘中作用很大，防止油位過低，主泵產(chǎn)生吸空，在液壓站油箱主泵吸油腔上裝有一支液位傳感控制繼電器。油位過低并且低于我們的設(shè)定值，液位檢測開關(guān)中的常開觸點(diǎn)閉合送給PLC信號，系統(tǒng)會強(qiáng)制停機(jī)，同時液位檢測開關(guān)中的常開觸點(diǎn)閉合信號促使“液位低”顯示燈閃爍且蜂鳴器發(fā)聲報警。

2.4 超失壓保護(hù)功能

超壓和失壓只有一種可能，不可同時產(chǎn)生，因此，共用一個顯示燈指示。當(dāng)出現(xiàn)超壓或失壓時，對應(yīng)的電機(jī)停止運(yùn)行，蜂鳴器發(fā)聲報警，同時相應(yīng)的“某號超失壓”顯示燈閃爍。在油箱上安裝了耐震電接點(diǎn)壓力表，分別監(jiān)測單臺泵的動態(tài)工作壓力，當(dāng)壓力升高使動態(tài)指針與上限指針接通時，耐震電接點(diǎn)壓力表給PLC一信號，雖然理論上應(yīng)該卸荷，但也可能因電磁閥、單向閥等設(shè)備原因，導(dǎo)至不能卸荷，8-10秒鐘后對應(yīng)的電機(jī)停機(jī)。

2.5 電液錘油溫控制功能

改造過程中設(shè)置了一套油溫控制系統(tǒng)在系統(tǒng)中，由傳感器檢測溫度并通過數(shù)顯儀輸出。數(shù)顯儀安裝在電氣控制柜內(nèi)，傳感器安裝在能準(zhǔn)確檢測油溫的油箱內(nèi)。在溫度設(shè)定上下限溫度值50?C，上限溫度值60?C。當(dāng)?shù)竭_(dá)上限值60?C時，主電機(jī)則強(qiáng)行停機(jī)（冷卻泵外），同時“油溫高”顯示燈閃爍且蜂鳴器發(fā)聲報警，當(dāng)油溫重新降低到 60?C以下后才能重新起動主電機(jī)。

3 S7-200邏輯梯形圖

圖1是電液錘控制系統(tǒng)部分梯形邏輯圖。型號為西門子S7-200（CPU226）輸入、輸出各20點(diǎn)。系統(tǒng)的輸入端接入霍爾開關(guān)、電接點(diǎn)壓力表、液位控制器、溫控傳感器等控制元器件，根據(jù)工藝原理通過對PLC進(jìn)行邏輯編程，實(shí)現(xiàn)對一號泵、電磁溢流閥等的控制，最終完成空氣錘改造為電液錘的電氣控制要求。

4 結(jié)束語

電液錘改造后實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液、氣一體化，結(jié)構(gòu)緊湊合理，重量大為減小，鉗工平日只需少量調(diào)整和緊固。由PLC作為主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，操作方便，維護(hù)容易，且具有較高的性價比，實(shí)際使用工作可靠，效果良好。對于企業(yè)擁有大量750KG空氣錘且保養(yǎng)較好的，適合進(jìn)行如上所述的改造。

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