PLC和变频调速在挤压机升锭装置中的应用.pdf

第 l 期 总第 1 7 0期 2 0 1 2年 2月 机 械 工 程 与自 动 化 ME CHANl CAL ENG1 NE ERI NG AUT MATI N N0．1 Fe b． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 2 0 1 - 0 1 5 5 - 0 2 P L C和变频调速在挤压机升锭装置 中的应用 王 亚 洲 陕西省 军工集 团 陕铜有限责任公司 ．陕西 扶风 7 2 2 2 0 0 摘要 主要介 绍 了可编程控制器及变频调速技术在卧式双动铜挤压机 的升锭装置 改造 中的实际应用 ，使得 复 杂的机构变得极为简单和可靠。 关键 词可编 程控制器；变频调速；挤压机 ；升锭装置 中图分类号 TG 3 7 5 ． 2 3 T P 2 7 3 文献标识码 A I问题 的提 出 l 6 MN卧式挤压机是陕铜有 限责任公 司在 铜型 材生产过程中的一台关键设备 ，其主要功能是把加热 到工艺温度的铜、镍 、钛、锆及其合金的锭坯 由升锭 装置送至挤压 中心线 ，再 由挤压轴把 锭坯送入挤 压 筒，经过强烈的三向挤压，把锭坯由模具挤 出，得到 所需形状和尺寸。因锭坯较长，升锭装置由并排紧靠 的两 个 1 号 、2号 升 锭 机 构 成 。未 改 造 前 的 升 锭 装置是由两个液压提升缸、两个气动夹紧缸及一个同 步缸组成的，这种结构形式存在的缺点主要有 ①系 统的组成较复杂，可靠性差 ；②两个液压提升缸的速 度一旦调好，在上、下极限位置没有减速 ，冲击大 ， 使机械部件易损坏或位置不准确 ；③在两个液压提升 缸的运动中，两个气动夹紧缸的夹持力量不足，锭坯 易掉落。由于存在以上不足 ，导致 1 6 MN挤压机不 能正常生产 ，给公司造成较大损失。为此必须对升锭 装 置进行改造，以保证该机组能正常运行 。 2 机 械部 分 的改造 方 案 图 1为升锭机改造前机械部分示意图，图 2为升 锭机改造后机械部分示意图。 造方 案是 把 原来 的旋转 运动 变成 现在 的直线 运 动 ，省 去两个气动夹紧缸，把两个液压提升缸换成两台交流 电动机 ，并用变频调速技术对它们进行控制 ，在接近 上 、下极 限位置时根据主控 P L C的信号进行减速。 这个改造方案的重点是将机械结构简化 ，其相应 的功能用 P L C和变频调速技术实现，关键是 P L C的 程序编制和变频器的参数设置。 图 2升锭机 改造后机械部分示意 图 3电器 改造 方案 3 ． 1 系统输入 元件 编 号 系统输入元件编号见表 1 。 表 l 系统输入元件编号 1号升 锭 机下 极 2号 升锭 机 下 减 1号升 锭 机 上升 1 S 6 s 1 1 S 限感应开关 速感应开关 按钮 1号 升 锭 机下 减 2号 升锭 机 上 减 1号升 锭 机下 降 2 s 7 s 1 2 S 速感 应开关 速感应开关 按钮 1号 升 锭 机 上减 2号 升锭 机 上 极 1号 升 锭 机开 始 3 s 8 s 1 3 S 速感应开关 限感应开关 下 降行程开关 1号 升锭 机 上 极 1号 、 2号 升锭机 2号 升锭 机 开 始 4 s 9 S 1 4 s 限感应开关 同时上升按钮 下降行程开关 2号 升锭 机 下 极 1号 、 2号升锭 机 同步 电磁 离合 器 5 s 1 O S 1 5 S 限感应开关 同时下降按钮 感应开关 图 1 升锭机改造前机械部分示意图 3 ． 2 升锭 机控 制 流程 图 比较图 1和图 2可以看出，升锭机机械部分的改 升锭机控制流程图如图 3所示 。 收稿 日期 l 2 o 1 1 - o 8 - 1 s ，修 回日期 {2 0 1 卜0 8 2 5 作者 简介 ；王亚洲 】 9 7 0 一 ， 男 ， 陕西户县人 ， 助理工程师 ， 中专 ， 长期从事铜加工工艺及 没备的开发与应用。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 6 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 1 2年第 l期 3 ． 3升锭机 工作 过程 系统对升锭机构的要求是当升锭机处于接料位置 时，按 1 号、2号同时上升按钮，同步电磁离合器带电， 其感应开关接通 1 5 S ，并经 1 S 延时后，1 号 、2 号制 动器带电同时松开，1 号、2号升锭机从接料位置 这 时 1 S 、5 S接通把加热好的锭坯送往挤压中心线，接 近挤压中心线时，升锭机上减速开关 3 S 、7 S 接通， 上升减速，到挤压中心线时， 1 号、2 号升锭机上极限感 应开关 4 S 、8 S 接通，升锭机上升停止，同步电磁离 合器失电，其感应开关 1 5 S 断开，1 号、2号制动器 失电并制动。在挤压机工作时，当挤压轴前进，行程开 关 1 3 S 接通，l 号制动器带电松开，l 号升锭机开始 下降，接近下极限时，l 号升锭机下减速感应开关 2 S 接通 ，l 号升锭机 减速 ，到下极 限 时 ，l号 升锭 机下 极 限感应开关 1 S 接通 ，l 号 升锭 机下 降停 止 ，1号制 动器失电制动。当挤压轴继续前进，行程开关 1 4 S 接通，2号制动器带 电松开，2号升锭机开始下降，接 近下极限时，2号升锭机下减速感应开关 6 S 接通，2 号升锭机减速，到下极限时，2号升锭机下极限感应开 关 5 S 接通，2号升锭机下降停止，2号制动器失电 制动，挤压轴继续前进，完成其工作周期。 图 3升锭机控制流程 4变频 器接 线 图 变 频器 为 西 门 子 MM4 4 0 ，其 接 线 图 见 图 4 。其 中变 频 器 l 9号 、2 0号 引脚 用于 控制 制动 器 D1 、D 2 。 L 1 1 9 L 2 L 3 2 0 西f 1 子4 4 o 交 5 流变频器 6 7 】c1 8 膏 V L 1 1 9 鹾 2 0 酉 f F4 破 l 流 交 3 w V a 1号升锭机变频器接线图 b 2号升锭机变频器接线图 图 4变频器接线图 5变频 器 参数 设置 1 将变频器复位为工厂的缺省设定值 PO 0 1 0 3 0 ， P0 9 7 0 1 。 把 P O O l 0 设 置 为 3 0 ，P 0 9 7 0设 置 为 1的 作 用 是 在初次设置变频器参数时或 变频器参数设置混乱时， 清理掉那些不合理、不必要的参数 ，使其恢复为出厂 状态 ，使变频器各项参数的设置合理 ，确保运行安全。 2 设 置 电参数 P 0 0 1 0 1 快速 调试 。 P 0 1 0 0 ；0 功率用 k W，频率默认为 5 0 Hz 。 P 0 3 0 4 3 8 0电动机额定 电压 V。 P 0 3 0 5 7 ． 8 电动机额定 电流 A。 P 0 3 0 7 4 电机额定功率 k W。 P 0 3 1 0 5 0 电动机 颓定频率 Hz 。 P 0 3 1 1 1 4 0 0 电动机额定转速 r ／ rai n 。 3 正 、反转两段固定频率控制 P 1 1 2 0 0 ． 5 斜坡上升时 间 P I I 2 1 0 ． 5 斜坡下 降时 间。 P 1 0 0 0 3 选择由开关量输入设定值 。 P O 0 1 0 0 准备运行 。 P 0 0 0 3 3 用户访 问级选择 “ 专家级” 。 P 0 7 0 1 一O l 接通正转 。 P 0 7 0 2 0 2 接通反转 。 P 0 7 0 3 0 1 5 ；固定频率设置 。 P 0 7 0 4 O 1 5 固定频率设 置。 P 1 0 0 1 0 5号引脚 用于控 制正转 。 P 1 0 0 2 ；0 6号引脚 用于控 制反转 。 P 1 0 0 3 4 0 7号引脚 为快速 ，其 固定频率设定为 4 0 Hz 。 P 1 0 0 4 5 ；7号引脚 为慢速 ，其 固定频率设定为 5 Hz 。 6结 束语 为 了解决 l 6 MN升锭机存在的不足 ，将升锭机 的机构简化后 ，用可编程控制器和变频调速技术来完 善其功能 ，该改造方案经实施并通过一年的运行，证 明了它是合理的，主机在运行过程 中没有因为升锭机 的故障而影响其效能 。 该方案在调试过程中也充分体现了可编程控制器 和变频调速技术 的优 点 ① 可靠性高 ，抗干扰 能力 强 ；②控 制 程 序 可 变 ，具 有 很 好 的柔 性 ；③ 编 程 简 单，使用方便 ；④对 于速度和加减 速 的控 制十分方 便 ；⑤减 少 了控制 系统设 计 施工 的 工作量 。 参考文献 [ 1 ] 王庭友． 可编程控制器原理及应用[ M] ． 北京 国防工业 出版社 。 2 0 0 5 ． [ 2 ] 张 世生． 可编程 控制 器应 用技术 [ M] ． 西 安 西 安电子 科 技 大学 出版社 ． 2 0 0 9 ． 两个变频器 的参数设置是一样的，具体如下 App l i c a t i o n o f PLC a n d Fr e q u e nc y Co n t r o l i n Ri s i n g I n g o t s Ap pa r a t u s f o r Ex t r u s i o n M a c hi n e W ANG Ya ． z h o u S h a a n x i Co p p e r Ma t e r ia l s Co ．。Lt d ．，S h a a n x i Pr o v i n c e Mi l i t a r y I n du s t u r y Gr ou p ，F u f e n g 7 2 2 2 0 0，China Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e d t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n o f P LC a n d f r e q u e n c y c o n t r o l t e c h n o l o g y i n r e c o n s t r u c t io n o f r i s i n g i n g o t s a p p a r a t u s f o r h o r i z o n t a l d ou b l e - a c t i n g c o p p e r e x t r u s io n ma c h i n e ，wh i c h ma d e t h e c o mp l e x me c h a n i s m v e r y s i mp l e a n d r e l i a b l e ． Ke y wo r d s PL C；f r e q u e n c y c o n t r o l t e c h n o l o g y；e x t r u s i o n ma c h i n e ；r i s i n g i n g o t s a p p a r a t u s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m