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案例頻道

UniMAT UN200系列PLC擴(kuò)展模塊在熱壓機(jī)中的應(yīng)用
    引言

    我國是世界上缺材少林國家之一,據(jù)專家預(yù)測,到2010年我國的木材消費需求將達(dá)到2.1億立方米,而缺口達(dá)6000萬立方米,其中人造板工業(yè)占相當(dāng)大的消費比例,因此提高人造板生產(chǎn)效率意義重大。熱壓機(jī)作為人造板生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,直接決定了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量,而熱壓機(jī)性能的好壞又在很大程度上取決于其控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。針對現(xiàn)有熱壓機(jī)采用繼電接觸控制,使壓機(jī)的控制線路較為復(fù)雜、觸點太多而故障率高的問題,提出在熱壓機(jī)控制系統(tǒng)中采用PLC控制,可省去部分繼電器和閉鎖觸點,簡化控制線路,提高設(shè)備可靠性。PLC選CPU224 CN,后面帶上一個UniMAT的UN223模塊。
  
    一、 基本工作原理

    實驗熱壓機(jī)是木材加工工業(yè)、科研單位、高等院校等的實驗室設(shè)備之一,可作纖維板、刨花板、膠合板、表面裝飾板、塑料板等的熱壓實驗之用。除了加熱系統(tǒng)外,其工作特征和結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)型熱壓機(jī)基本相同。圖1為本文所研究的熱壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。熱壓機(jī)上壓板2固定,正常工作時通過控制位于壓機(jī)底部的柱塞缸,使得柱塞5帶動下壓板4向上移動,將板坯壓實;經(jīng)過熱壓處理后,柱塞5帶動下壓板4向下移動,到位后為下一次工作做準(zhǔn)備。根據(jù)人造板生產(chǎn)工藝的要求,在壓機(jī)工作過程中,關(guān)鍵是位置控制和壓力控制,系統(tǒng)是通過比例流量閥來進(jìn)行速度調(diào)節(jié),進(jìn)而實現(xiàn)位置控制。

    二、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思路 
  
    首先要滿足設(shè)備在生產(chǎn)中的可靠性。因原設(shè)備控制部分元件多,控制線復(fù)雜,排查故障非常困難,為此,可以考慮熱壓機(jī)油缸升降的控制部分采用PLC控制,在滿足要求的情況下,盡量減少輸入點和輸出點,使得整體設(shè)備可靠性提高;另外,考慮到設(shè)備檢修、保養(yǎng)和對新的板種的試生產(chǎn),需要在控制線路中加入手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān);在檢修時,為防止升起的壓板因誤操作發(fā)生位移,加裝了保護(hù)開關(guān),當(dāng)開關(guān)置于保護(hù)狀態(tài),即使發(fā)生誤操作,因有電氣互鎖,也不至于使壓板發(fā)生下移。基于以上設(shè)計思路,根據(jù)壓機(jī)工作流程,確定了17個輸入點和14個輸出點,共31個點,采用CPU224產(chǎn)品(該產(chǎn)品有10個輸入點,10個輸出點)連接UN223(該產(chǎn)品有16個輸入點,16個輸出點)。結(jié)合該系列熱壓機(jī)特點,設(shè)計了控制線路,并編制了控制程序;輸入和輸出量編址見表1。 

    表1 膠合板熱壓機(jī)各輸入輸出編址

輸出地址
功能
輸入地址
功能
Q0.0
油泵電源
I0.0
啟動
Q0.1
Y輸出
I0.1
停止
Q0.2
△輸出
I0.2
急停
Q0.3
1DT輸出
I0.3
手動自動轉(zhuǎn)換
Q0.4
2DT輸出
I0.4
手動上行
Q0.5
3DT輸出
I0.5
機(jī)上位限
Q0.6
4DT輸出
I0.6
小車啟動
Q0.7
5DT輸出
I0.7
前進(jìn)限位
Q1.0
6DT輸出
I1.0
減速開關(guān)
Q1.1
正轉(zhuǎn)前進(jìn)
I1.1
后退限位
Q2.0
快速45Hz
I1.2
壓板開關(guān)
Q2.1
慢速25Hz
I1.3
手動下行
Q2.2
反轉(zhuǎn)后退
I1.4
保護(hù)開關(guān)
Q2.3
去外部時間繼電器
I1.5
壓力上限
 
 
I2.0
機(jī)下位限
 
 
I2.1
外部繼電器輸入
 
 
I2.2
壓力下限

    3、工作原理與控制過程 

    以快速貼面壓機(jī)為例。該系列熱壓機(jī)共裝有4個油缸,油缸頂置,液壓油路需用6只電磁閥控制,因設(shè)計的熱壓機(jī)規(guī)格不同,油泵電機(jī)的功率從10~22 kW不等,為減小電機(jī)起動電流,設(shè)計為Y/△起動。膠合板板坯采用小車載入,小車承載部分可單方向運動,小車退出時板坯自動滑落在壓板上。小車驅(qū)動電機(jī)由變頻器控制,可實現(xiàn)小車快進(jìn)、慢出。 

    圖2為快速貼面膠合板熱壓機(jī)工藝流程
                       

    控制油缸的電磁閥有6只,其中1只1DT為總進(jìn)油閥;每2個油缸上部、下部油路各自并聯(lián),分2組,每組各有1只上部進(jìn)油閥3DT、5DT和1只下部進(jìn)油閥2DT、4DT,還有一只總回油閥6DT。 

    油缸下部進(jìn)油,柱塞上移;其上部進(jìn)油,柱塞下移。即當(dāng)1DT、2DT、4DT工作時,壓板上升,1DT、3DT、5DT工作,壓板下降并加壓;6DT工作時,油缸卸荷。液壓油泵用三相交流異步電動機(jī)驅(qū)動,為降低起動電流需要降壓,采用Y/△方式起動,轉(zhuǎn)換時間為2~5 s。油泵工作正常3 s時,壓板上升到位(設(shè)上限位開關(guān))后,壓板停止上升;此時裝板小車載板坯快速進(jìn)入,到達(dá)設(shè)定位置后,小車卸板坯并開始后退,碰到后退限位開關(guān)后停止后退。

    在小車卸板后退的同時,壓板開始下降,當(dāng)碰到下限位開關(guān)后,停止下降,開始保壓并計時,隨著油壓的升高,動、定壓板之間壓力增大,當(dāng)達(dá)到設(shè)定上限壓力時,電接點壓力表上限開關(guān)斷開,停止加壓。由各組電磁閥自動控制熱壓時所需壓力,實現(xiàn)保壓直到熱壓結(jié)束,開始卸荷,3 s后壓板上升。由人工完成卸板。

    為了安全起見,在控制線路中加裝轉(zhuǎn)換開關(guān),在壓機(jī)上升控制電路中要加入保護(hù)裝置,當(dāng)壓板上升到位時,手動合上此開關(guān),檢修設(shè)備時不會因誤動作而使動壓板下降傷人。同時,在加壓保壓控制電路中,加入了超壓保護(hù)開關(guān),目的是防止油壓達(dá)到壓力上限后繼續(xù)加壓。若超壓,此開關(guān)自動斷開,電磁閥失電關(guān)閉,停止加壓。當(dāng)壓力下降到許可值時,此開關(guān)重新閉合,系統(tǒng)控制恢復(fù)正常。

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