圆盘铸造机

圆盘铸造机（精选三篇）

圆盘铸造机 篇1

随着工业现代化进程的加快,对生产过程的自动控制和信息通信提出了更高的要求。工业自动化系统从单机的PLC控制发展到多PLC及人机界面HMI的网络控制。目前,PLC技术、网络通信技术和HMI上位监控技术已经广泛应用于“过程自动化”和“制造自动化”两大领域,通过本文的介绍说明PLC和人机界面HMI在制造自动化领域的应用。

1 圆盘铸造机工艺流程及控制要求

1.1 工艺流程

圆盘铸造机是一种大型铸铝设备,其工作原理是靠抬包倾翻机、浇铸溜槽、刮渣机器人、圆盘机、打印装置、伺服驱动电机、脱模机、输出行走梁、累积行走梁、码垛机等单体设备的自动运行完成原铝铸造任务。生产工艺过程如图1所示。

1.2 控制要求[1]

圆盘铸造机控制系统的主要功能包括自动、手动、预热、清机、参数设定、报警、生产报表打印等。自动功能要求操作人员从触摸屏界面将设备当前运行模式切换到自动模式,圆盘铸造机从初始位置开始自动运行工作。手动模式要求操作人员通过触摸屏界面将设备当前运行模式切换到手动模式,所有单体设备的运行都要通过触摸屏手动控制操作。预热模式要求操作人员通过触摸屏界面将设备当前运行模式切换到预热模式,这种模式方便操作人员提前对设备进行预热,加热铸模至合适的浇铸温度,便于生产。

清机模式要求操作人员通过触摸屏界面将设备当前运行模式切换到清机模式,该操作模式是系统在没有铝液浇铸的情况下将转盘里现有大锭全部脱出的生产程序。参数设定功能要求操作人员控制的各个工艺时间,可以通过触摸屏进行调整。报警功能要求在圆盘铸造机操作,运行过程中当出现故障时发出报警信号并防止圆盘铸造机设备受到损坏,同时显示屏上显示具体的故障点。生产报表打印功能要求操作人员通过触摸屏操作,打印当班的生产任务量。

2 控制系统硬件组成

圆盘铸造机控制系统主要由PLC与人机界面HMI组成,配备以太网模块。为了满足本系统的控制要求,采用Rockwell 公司的Compact Logic 系列PLC,触摸屏采用Rockwell 公司的PanelView Sandard系列人机界面。 Compact Logic采用模块化设计。硬件系统包括电源模块、CPU模块、ControlNet通信模块、触摸屏、以太网通信模块及开关量、模拟量I/O模块等。

(1) 人机界面(HMI):

采用Rockwell 公司Panel View系列2711P-K12C15D1彩色15寸触摸屏(如图2所示)。

(2) 电源模块:

1794-PS3电源,输入120～240 VAC/输出24 VDC,4 A,单独安装。

(3) CPU模块:

采用Rockwell 公司的Compact Logic 系列PLC FlexLogix1794-L34,该模块由CPU状态显示灯,1个SD卡扩展口,一个RS 232的串行通信口,2个站地址调节拨码开关构成。1794-L34控制器不仅具有增强的处理性能,支持16个的本地1794 I/O模块,还内置有可以进行实时I/O控制的100 Mb/s EtherNet/IP网络接口。

(4) 扩展模块:

1788-CNC扫描器模块1个,16点1794-IB16数字量输入模块6个,16点1794-OB16数字量输出模块1个,8点模拟输入模块,即1794-IE8模拟量输入模块1个。

(5) 以太网通信模块:

MV169-MNET以太网通信模块1块,通过以太网模块实现CPU与人机界面的数据通讯。

3 控制系统软件设计[2,3]

3.1 主程序设计

根据圆盘铸造机的控制要求[4,5],按照不同的功能要求把程序分开来,在主程序加一调用。对控制功能相同的一类设备进行模块化编程,在程序中需要反复调用,模块化设计使程序的调试和维护简单方便,并使软件具有良好的可移植和可扩展性。主程序梯形图如图3所示。

3.2 系统报警保护[6]

根据圆盘铸造机的控制要求,系统设计了报警功能。要求在圆盘铸造机操作运行过程中,当出现故障时能及时发出报警信号,防止圆盘铸造机设备受到损坏,同时在触摸屏上显示具体的故障设备。让操作人员或检修维护人员能判断故障原因及时修复设备,不影响生产。部分报警子程序如图4所示。

4 HMI显示系统[7,8]

HMI系统组态的基本结构如图5所示。

罗克韦尔公司开发的RSView MERSVeiew Machine EditionTM是RSView Enterprise系列中第一个产品。RSView MERSVeiew Machine Edition功能强大,具有全功能的图形编辑、绘制、预制操作设备等功能。监控系统主要实现显示功能:对工艺流程、设备运行状态、操作模式的切换、报警等显示及画面调用;报警处理与故障诊断功能:记录报警发生时间、故障内容等信息,并直观地显示在画面上,方便设备维护与检修;操作控制功能:根据生产过程的需求,随时切换操作模式,单击触摸屏相应按钮,控制设备运行、停止。因此,触摸屏可以看成是人与硬控制软件的交叉部分,人可以通过触摸屏PLC交换信息,向PLC控制系统输入数据、信息和控制指令。触摸屏利用画面上的按钮和指示灯代替相应的硬件元件,以减少PLC需要I/O点数,使机器的配线标准化,简单化,降低了系统的成本。

5 结 语

圆盘铸造机控制系统运用了成熟的PLC技术、网络通信技术和HMI上位监控技术。采用软硬件结合,较好地解决了圆盘铸造机系统中出现的问题。针对用户来说,本系统可靠性高,容易设置,操作简单。软件编程简单清晰,容易读懂,而且还有足够的模块予以选择,可以满足实际生产的需要。因此通过采用先进的自动化技术能大大提高生产效率,降低设备故障率,节约企业生产成本等等。

参考文献

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[2]张万忠,刘明芹.电器与PLC控制技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3]宋伯生.PLC编程实用指南[M].北京:机械工业出版社,2006.

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[5]AB Company.Logix5550控制器指令集[EB/OL].[2010-04-03].http://www.rockwellautomation.com.cn.

[6]GELLER D A.可编程序控制器原理与设计[M].北京:清华大学出版社,2006.

[7]陈瑞,席魏,宋柏青.工业自动化项目设计实践[M].北京:机械工业出版社,2009.

[8]AB Company.人机界面组态与应用技术手册[EB/OL].[2000-01-05].http://www.rockwellautomation.com.cn.

[9]樊超.ControlLogix PLC控制系统的组成及应用[J].现代电子技术,2004,27(3):132-135.

[10]刘建民.用PLC实现立式压滤机的全自动控制[J].自动化应用,2010(3):36-38.

[11]赵海涛,赵江涛.矿井提升机制动装置的PLC控制[J].电子科技,2011(6):43-44.

圆盘浇铸机电气控制改进实践 篇2

某冶炼厂为吹炼炉配置有2台阳极炉,其中50 t阳极炉用于将吹炼炉生产出的热粗铜精炼成阳极铜,再由圆盘浇铸机浇铸为阳极板。在阳极炉入炉原料仅仅为热料时,吹炼炉放铜→阳极炉(精炼成阳极铜)→圆盘浇铸机(浇铸成阳极板)的整个过程连续顺畅,没有出现瓶颈问题。为了增加阳极炉的产能,尝试在消化热料的阳极炉中加入一定量的冷料紫杂铜。但是,随着阳极炉入炉原料成分增加紫杂铜等冷料成分,精炼时间延长,用于浇铸的时间缩短。从而出现圆盘浇铸机作业尚未完成时,已到达吹炼炉向阳极炉放铜的时间,使阳极炉内尚未完成浇铸阳极板作业的剩余阳极铜被迫合炉重新精炼,没能达到提高阳极板产量、降低成本的目的。很显然,提高圆盘浇铸机的作业效率是解决作业瓶颈、提高阳极板产量、降低成本的有效措施。

2 基本情况

2.1 改进前圆盘浇铸机作业状况

改进前圆盘浇铸机工作示意图见图1。

2.1.1 阳极模具不到位

浇铸过程中,阳极模具位置转换时,时常出现到位不准确的现象。需要经过5 s的二次转换模具操作才能准确到位,每个作业班为此多耗时间3 min左右。

经过观察发现,当发生阳极模具转换不到位现象时,PLC数字通道状态指示灯快速闪动,严重时还会有PLC故障发生,须要用复位钥匙进行复位,才能使其重新运行,每次故障影响时间5 min左右。

2.1.2 变频器偶尔出现故障

浇铸过程中,平均每个作业班有1到2次变频器锁死故障。发生此类故障时,变频器控制面板失效、变频器故障报警。必须有维修电工到达现场处理故障,每次故障影响时间6 min左右。

2.1.3 原浇铸过程时间控制程序设计

浇铸1块阳极板需要用时25 s,其中圆盘转动使阳极模具到达“浇铜位”位用时15 s,铜水浇铸到位6 s,取板机由等待位置(水槽位置)左行到达取板位置用时3 s(与铜水浇铸并行),挂板右行返回用时7 s(部分时间与铜水浇铸并行)。图2为圆盘浇铸机时间控制程序图。

2.1.4 浇铸机的取板、归位动作

当阳极板模具经过圆盘转动到位后,向取板机发出取板信号。取板机得到取板信号后由等待位置(水槽位置)左行3 s到达取板位置。顶杆顶起阳极板、取板机挂好阳极板右行7 s返回到等待位置(水槽位置),等待下一个取板信号。

2.2 改进前圆盘浇铸机作业效率分析

课题组随机抽取了连续20 d的数据进行分析,发现其中有6个班次发生阳极炉被迫合炉重复精炼现象严重,合炉重炼阳极铜平均每班达3.4 t,作业效率为25.3 t/h。改进前的作业效率分析表见表1。

从表1可见,由于模具不到位影响平均每班次多耗时2.5 min,PLC故障处理影响平均每班次多耗时4.2 min,变频器故障处理影响平均每班次多耗时5 min,平均每班次被迫合炉阳极铜剩余量3.4 t,浇铸机的平均作业效率每小时25.3 t,如果将圆盘浇铸机的作业效率提高到每小时26.8 t以上,则可以彻底解决阳极炉被迫合炉重新精炼问题,阳极炉产能与圆盘浇铸机产能匹配表见表2。

3 查找原因及改进措施

3.1 模具不到位、PLC故障原因及改进措施

3.1.1 原因查找

课题组经过现场查找发现,当模具不到位时,在PLC连线端子处可检测到2～4 V的直流电压存在。另外,发现在浇铸机偷停时,在PLC连线端子处可检测到5～6 V的直流电压,判断存在电磁干扰通过连接电缆串入了PLC,从而造成PLC误动作或死机。

3.1.2 改进措施

首先,课题组将连接“接近开关”的普通电缆更换为屏蔽电缆。同时,为了避免“接近开关”由于长时间高温辐射引起其特性变化而产生的误动作,将“接近开关”选择合理的位置重新安装。

3.2 变频器故障原因查找及改进措施

3.2.1 原因查找

课题组根据资料分析,模具到位后迅速制动,变频器从工作频率降低至0 Hz的时间远短于默认的10 s,从而造成变频器过电压保护性锁死。为了保证变频器迅速制动后正常工作,须使用能耗制动的方式制动。

3.2.2 改进措施

课题组将制动电阻加装于变频器内置的制动单元,从而可以将迅速制动时电动机回馈的能量以热能的形式消耗掉,以保护电动机和变频器的安全。

3.3取板机等待位置及取板、归位时间控制程序调整

3.3.1 原因查找

结合图1、图2分析,生产1块阳极板耗时25 s,其中圆盘转动模具到位耗时15 s,向空模具中浇铸铜水耗时6 s,而取板和归位耗时7 s。可见,取板机等待位置和取板、归位时间控制程序设计存在不足。

3.3.2 改进措施

课题组对PLC控制程序进行了修改,在程序中,将取板机的等待位置由原来的水槽位置修改为取板位置,同时修改时间控制程序。因此,模具到位后,节省了待取板机由水槽位置左行到取板位置所耗时间,可以直接挂板右行,缩短了取板、归位的时间2.5 s。PLC程序修改后的圆盘浇铸机作业示意图及时间控制程序图见图3、图4。

4 效果分析及结论

通过采取“接近开关”安装位置调整,“接近开关”与PLC连线更换为屏蔽电缆,修改PLC程序中的取板机等待位置及时间控制程序,将变频器制动单元中加入制动电阻等一系列改进措施,模具不到位的现象大大降低,PLC故障影响和变频器故障影响降低为零。取板机在作业过程中,挂板准确,拉板平滑,返回迅速,整个过程连续顺畅。对比“图1、图2”和“图3、图4”可知,生产1块阳极板所用时间由原来的25 s缩短到22.5 s。上述措施的整体实现,使改进后的圆盘浇铸机的平均作业效率提高了10%。对比表2和表3可见,改进后的平均作业效率为28.5 t/h(最低为28 t/h以上),大于理论需要的作业效率26.8 t/h,消除了因圆盘浇铸机作业效率不能满足要求而引起的阳极炉中剩余阳极铜被迫合炉重新精炼的现象,提高了阳极板的产量。表3为随意抽取的连续6个班次圆盘浇铸机作业分析表。

通过1 a多的实际运行,改进后的圆盘浇铸机不但运行稳定、故障率低、作业效率高,而且人工现场维护成本低,阳极板产量提高,阳极板单位生产成本较大幅度降低。

参考文献

[1]王德毅.PLC抗干扰分析及措施[J].电气传动,2010,40(4):78-80.

铜管圆盘拉伸机模具盒系统的改造 篇3

关键词：模具盒,圆盘拉伸机,主悬挂轴,导辊支撑杆

现代制冷行业用铜管正超着小外径、薄壁厚、瘦高齿方向发展, 对圆盘拉伸机生产的光坯管的壁厚均匀性及稳定性的要求越来越高。为了满足高精的工艺要求, 获得客户满意的精品铜管, 我们在现有的￠2200倒立式圆盘拉伸机的配套模具盒 (MRB专利) 上进行了改造, 称为新型的模具盒。本文以某台倒立式圆盘拉伸机为例, 简单阐述这种模具盒改造前后的结构特点、操作使用及维护要点对比。￠2200倒立式圆盘拉伸机主要工艺参数:卷筒直径Φ2200 mm, 卷筒工作长度450 mm, 最大拉伸力8000 kg, 拉伸速度范围0~1200 m/min, 最大管坯尺寸MAX.Φ52×2.3 mm (紫铜) , 最小成品尺寸Φ4, 卷坯最大重量1200 kg, 供料状态挤压 (软) 和轧制 (硬) 成卷或直条管坯。

1 改造前模具盒的特点及缺陷

改造前的模具盒采用万向结构, 并有气缸平衡, 模具盒与主机架间的刚性连接结构可保证拉拔力以最短的途径传递到机架, 使机组运行稳定。模具盒装有拉伸模及导向模, 并设有6个V型的导向矫直辊 (图2中4) , 模具盒进入工作位置后需操作工调整模具盒抬头高度及两排导向矫直辊的夹紧程度, 从而保证拉拔外模与铜管内移动芯头的同轴度和直线度, 所以改造前的模具盒在生产过程中受人为因素影响较多, 要想生产出壁厚尺寸偏差较小的产品, 与操作人员的技术水平或经验有很大关系。

1.1 比如6个V型导向矫直辊

(图2中4) 分别安装在两根平行的导辊支撑杆 (图2中8、10) 上, 两根支撑轴 (图2中1) 又垂直穿过导辊支撑杆水平安装在导辊架两侧的座孔上, 一根调整丝杆 (图2中2) 也通过丝扣与两根导辊支撑杆相连接, 通过外端的开合汽缸 (图2中5) 控制两根导辊支撑杆面向或背向动作, 从而达到夹紧铜管或分开的动作, 通过内侧的表盘手轮 (图2中3) 来调整V型导向矫直辊夹紧松紧度从而调整铜管的内外侧壁厚, 但由于前道次的铜管都是圆盘管, 在进入模具盒前是靠6个V型导向矫直辊来达到矫直的目的, 这样势必就有每个错开的辊子的松紧度不一的现象, 而这就造成很难控制铜管左右壁厚的问题。

1.2 还有调整铜管上下壁厚的平衡汽缸

(图4中61) 尾部安装在吊架 (图2中7) 的内侧边缘, 头部与扭杆 (图4中59) 的下端孔铰接相连, 扭杆上部与模具盒内悬架轴 (图3中56) 用高强弹性圆柱销 (图3中57) 穿在一起, 这样通过调整平衡汽缸缸杆伸缩就能使内旋架轴通过键 (图3中58) 连接扭动模具盒抬头低头, 操作人员是靠调节连接在汽缸尾部进气口气管上的减压阀来调节模具盒的抬头低头的, 从而来达到调节铜管上下壁厚的目的, 但因为汽缸通常是在某个压力值附近才能动作, 即要么缸杆全推出, 要不推出, 这样势必造成可调的范围有限同时在调整后因拉伸速度快、设备整机的振动而使模具盒的抬升角度有轻微变化, 从而导致铜管上下的壁厚的不均匀。

改造前图纸如图1~图4。

2 改造模具盒的方法及优点

2.1 为便于调节导向矫直辊的夹紧程度

把两根导辊支撑杆加长, 再加一根支撑轴, 同时再增加一套调整丝杠、手轮和开合汽缸组套装置, 当然导辊架也要加长, 在两根加长的导辊支撑杆上再分别等距的开两个导辊轴孔, 即每根导辊轴支撑杆上均匀分布5个导向矫直辊, 两根共10个导向矫直辊, 增加了4个导向矫直辊, 这样大大增加了圆盘管的矫直程度, 从而使操作者能较容易的判断每道次铜管的夹紧程度来控制左右壁厚, 大大提高了铜管左右壁厚的可控性。

2.2 而为便于铜管上下壁厚的调整控制

我们对模具盒进行了这样的改造:首先参照现有模具盒及吊架的结构, 把原模具盒及吊架两侧的轴孔配合互换, 更改图纸重新加工一套模具盒及吊架, 原来的模具架系统不变, 这样就是把原来的外侧平衡汽缸、扭杆及内悬挂轴移到了操作者一侧, 同时在改造后的模具箱上加装摆动上限位和下限位, 同时要求下限位可调, 调试结束可将其固定, 在模具箱摆动下限位加装弹簧, 使模具箱在不工作的情况下保持接近水平状态, 以利于穿管, 当模具箱整体上升到正常拉拔位置时, 操作工可以通过取样检测铜管外径、壁厚、椭圆度等参数符合技术要求即可将模具箱采用机械装置 (丝杆限位的方式) 锁死在摆动上限位, 左右摆动仍使用现有装置, 这样就能保证铜管上下壁厚的均匀性。

改造后图纸如图5~图8。

3 新型模具盒的使用维护要点

新型模具盒使用维护都十分方便, 生产使用过程中操作者可随时关注模具盒平衡汽缸以及扭杆的工作状态, 从而掌握模具盒的工作状态, 如果有汽缸管路或接头漏气以及扭杆变形等现象可以及时的发现, 维修人员也可以很方便的处理, 而原来的模具盒处理类似故障要花几个小时时间拆下整个模具盒及吊架系统, 费时费力。通过改造, 产品壁厚公差小于±0.01 mm, 将大大降低人为因素对产品尺寸的影响, 基本实现傻瓜型操作, 节约大量辅助操作时间, 提高生产效率, 为后面工序内螺纹成型的生产提供了优良的坯管, 使整条生产线生产出壁厚均匀质量稳定的制冷铜管提供了有力的保障。

参考文献

[1]黄锡恺, 郑文纬.机械原理[M].高等教育出版社, 1987,

[2]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].机械工业出版社, 2004.