摘要:70T鈮鈦/銅復合棒材冷拔卷曲設(shè)備用于鈮、鈦/銅復合棒的拉伸、鋸切定尺及卷曲。文章介紹了卷曲機裝置電控系統(tǒng)的設(shè)計思路及具體方案。該設(shè)備的投入使用使拉伸過程中拉伸制品的周轉(zhuǎn)效率大為提高,減小了在制品的占地面積,使拉伸過程中由于物料周轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的磕碰傷大為減少,對提高制品的成品率起到了關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞:卷曲機;變頻器;PLC系統(tǒng);電控設(shè)計;程序設(shè)計

中圖分類號:TQ340文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0007-02

一、系統(tǒng)概述

70T鈮鈦/銅復合棒材冷拔卷曲設(shè)備是根據(jù)客戶技術(shù)要求自行設(shè)計的長行程拉伸機。本機列由主機部分、回料裝置、進料對制品各道次直條冷拔及最終卷曲作業(yè)。該機與以往長行程拉伸機相比具有技術(shù)先進、功夾送裝置、切割裝置、軋頭機、出料夾送裝置、工藝潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、卷曲機等部件組成。本機列用于鈮、鈦銅復合棒的拉伸、鋸切定尺及卷曲。在機列范圍內(nèi)可完成對制品各道次直條冷拔及最終卷曲作業(yè)。該機與以往長行程拉伸機相比具有技術(shù)先進、功能齊全,可對直條棒料彎曲成卷。現(xiàn)對卷曲機裝置電控設(shè)計作如下論述。

二、工作原理

卷取裝置是由:卷取裝置、托料系統(tǒng)、收料系統(tǒng)、卷取液壓系統(tǒng)等組成。四個壓送輥均為主動,兩個活動輥由液壓缸帶動,在進料時張開,工作時壓緊。三個彎曲輥中兩個為主動輥,一個為被動輥,中間的被動輥和后部的主動輥也由液壓缸帶動,進料時,它們都處于張開位置。工作時處于壓緊位置。由液壓缸帶動的兩個彎曲輥的工作位置設(shè)有機械限位結(jié)構(gòu),調(diào)整其機械限位點,可方便地調(diào)整制品的彎曲半徑和成品卷的收線位置,壓送輥及彎曲輥中的四個主動輥共用一套電機驅(qū)動。

卷曲之前,棒料按順序排在上料架上。由人工控制將第一根棒料進入輥道;點按卷曲操作臺上進料夾送裝置按鈕(或主操作臺上反向夾送按鈕),棒料送進;料進入卷曲機后夾送油缸及2#彎曲輥油缸動作,2#彎曲輥到位后,托料油缸伸出;料接進1#彎曲輥時,則1#彎曲輥壓料,卷曲開始;到料尾時夾送輥松開、2#彎曲輥退位,托料油缸返回,同時要求1#彎曲輥也回位,棒料掉入收料盤;點動料盤按鈕,料盤拉出油缸動作,收料盤被拉走。

三、設(shè)計原理

為滿足工藝、機械要求,電控系統(tǒng)由卷曲機控制系統(tǒng)、PIC系統(tǒng)組成。

(一)卷曲機控制系統(tǒng)

壓送輥及彎曲輥中的四個主動輥共用一套電機驅(qū)動,卷曲電機:Y180L-615KW970rpm,卷曲機由于喂料過程中可能出現(xiàn)卡料現(xiàn)象,要求電機具備正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn);液壓系統(tǒng)所選用電機型號Y160M-6-(B5),功率:7.5KW額定轉(zhuǎn)速970rpm。該機是卷曲Ф28~Ф32mm的棒料,根據(jù)不同規(guī)格的產(chǎn)品卷曲速度是可調(diào)的。因此選用變頻調(diào)速以滿足設(shè)備的要求。

變頻器選用日本富士FRN15G11S-4CX。模擬量輸入端11、12、13接4.7K 3W可調(diào)電位器,實現(xiàn)卷曲系統(tǒng)速度連續(xù)可調(diào)控制;接點輸入端FWD、REV、CM通過PLC輸出點Q0.0、Q0.1控制,實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。接點輸出端30A、30C進入PLC輸入點I2.0,當變頻器出現(xiàn)異常情況時,PLC停止輸出,卷曲電機停機。

在操作系統(tǒng)中設(shè)計變頻器、液壓泵的啟動、停止,電機過熱保護,并且有啟動顯示。

輸入點I:只有變頻器、液壓泵啟動,才允許PIC工作;卷曲機正轉(zhuǎn);卷曲機反轉(zhuǎn);卷曲機停止;手動、自動選擇;夾送輥及2#彎曲輥工作位;夾送輥及2#彎曲輥返回;1#彎曲輥壓下;1#彎曲輥返回;拖料油缸伸出;拖料油缸返回;料盤油缸伸出;料盤油缸返回;棒料到位;1#彎曲輥到位;拖料油缸到位;變頻器故障;料盤油缸伸到位;料盤油缸返回到位。共19點輸入。其中2個聯(lián)鎖保護點,3個按鈕,1個一位選擇開關(guān),4個二位選擇開關(guān),5個檢測元件。

輸出點Q:卷曲機正轉(zhuǎn);卷曲機反轉(zhuǎn);夾送輥夾緊及2#彎曲輥伸出;夾送輥松開及2#彎曲輥返回;1#彎曲輥壓下;1#彎曲輥返回;拖料油缸伸出;拖料油缸返回;料盤油缸伸出;料盤油缸返回。共10點輸出。其中2個接中間繼電器,8個接液壓電磁閥。

考慮到輸入點、輸出點有三到四點備用,選西門子S7-200CPU226AC/DC/繼電器。S7-200具有設(shè)計緊湊、擴展性良好、價格低廉、指令功能強大。該型號的PLC輸出24點,輸出16點。滿足設(shè)計要求。

避免電網(wǎng)對PLC的干擾,在PLC的電源端N、L1加入隔離變壓器220/220V200VA。

為了不影響檢測信號的輸入、電磁閥各自輸出信號,確保系統(tǒng)正常工作,在PLC輸入端、輸出端增加各自的獨立24V電源。

在PIC輸出端設(shè)計一塊保護板。避免由于外部接線短路、干擾信號,引起輸出端損壞或誤動作。

(二)程序設(shè)計

控制要求:當料靠近棒料到料檢測元件時,該設(shè)備自動完成整個卷曲工作過程;必須滿足手動操作使各個功能均能響應(yīng)。

設(shè)計思想:

1.自動操作。(1)當料進入卷曲機后,棒料到料接近開關(guān)接通,卷曲機正轉(zhuǎn),經(jīng)延時后,夾送輥夾緊同時2#彎曲輥伸出;(2)當料接近到拖料油缸到位接近開關(guān)時,托料油缸伸出;(3)當料接進到1#彎曲輥到位接近開關(guān)時,1#彎曲輥壓下,卷曲自動開始;(4)當料尾過棒料到位接近開關(guān)后,經(jīng)延時后,夾送輥松開、2#彎曲輥返回、托料油缸返回,同時1#彎曲輥也返回,棒料掉入收料盤。

2.手動操作。通過“手動、自動”選擇開關(guān),該設(shè)備各個部件均能單獨動作。

3.程序設(shè)計中設(shè)計連鎖保護。(1)液壓泵站、主電機風機不啟動,變頻器出故障不允許卷曲機運轉(zhuǎn);(2)只有檢測到料盤伸出到位,才允許料盤返回操作;(3)只有檢測到料盤返回到位,才允許料盤伸出操作。

以上是卷曲機控制邏輯的詳細描述,依據(jù)此控制邏輯編制了西門子S7-200的控制程序。

四、實施效果

該設(shè)備的投入使用使拉伸過程中拉伸制品的周轉(zhuǎn)效率大為提高,減小了在制品的占地面積,使拉伸過程中由于物料周轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的磕碰傷大為減少,對提高制品的成品率起到了關(guān)鍵作用。

參考文獻

[1]王樹.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

[2]電氣工程師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992.

[3]SIMATICS7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊[S].2002.

作者簡介:杜余濱(1982-),女,河南洛陽人,中鋁洛陽銅業(yè)有限責任公司技術(shù)中心工程師,研究方向:工廠電氣設(shè)備改造、研發(fā)、設(shè)計。