摘要:70T鈮鈦/銅復(fù)合棒材冷拔卷曲設(shè)備用于鈮、鈦/銅復(fù)合棒的拉伸、鋸切定尺及卷曲。文章介紹了卷曲機(jī)裝置電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(duì)提高制品的成品率起到了關(guān)鍵作用。

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

中圖分類號(hào):TQ340文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0007-02

一、系統(tǒng)概述

70T鈮鈦/銅復(fù)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(jì)的長(zhǎng)行程拉伸機(jī)。本機(jī)列由主機(jī)部分、回料裝置、進(jìn)料對(duì)制品各道次直條冷拔及最終卷曲作業(yè)。該機(jī)與以往長(zhǎng)行程拉伸機(jī)相比具有技術(shù)先進(jìn)、功夾送裝置、切割裝置、軋頭機(jī)、出料夾送裝置、工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、卷曲機(jī)等部件組成。本機(jī)列用于鈮、鈦銅復(fù)合棒的拉伸、鋸切定尺及卷曲。在機(jī)列范圍內(nèi)可完成對(duì)制品各道次直條冷拔及最終卷曲作業(yè)。該機(jī)與以往長(zhǎng)行程拉伸機(jī)相比具有技術(shù)先進(jìn)、功能齊全,可對(duì)直條棒料彎曲成卷?，F(xiàn)對(duì)卷曲機(jī)裝置電控設(shè)計(jì)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(gè)壓送輥均為主動(dòng),兩個(gè)活動(dòng)輥由液壓缸帶動(dòng),在進(jìn)料時(shí)張開,工作時(shí)壓緊。三個(gè)彎曲輥中兩個(gè)為主動(dòng)輥,一個(gè)為被動(dòng)輥,中間的被動(dòng)輥和后部的主動(dòng)輥也由液壓缸帶動(dòng),進(jìn)料時(shí),它們都處于張開位置。工作時(shí)處于壓緊位置。由液壓缸帶動(dòng)的兩個(gè)彎曲輥的工作位置設(shè)有機(jī)械限位結(jié)構(gòu),調(diào)整其機(jī)械限位點(diǎn),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(gè)主動(dòng)輥共用一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

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(jìn)入輥道;點(diǎn)按卷曲操作臺(tái)上進(jìn)料夾送裝置按鈕(或主操作臺(tái)上反向夾送按鈕),棒料送進(jìn);料進(jìn)入卷曲機(jī)后夾送油缸及2#彎曲輥油缸動(dòng)作,2#彎曲輥到位后,托料油缸伸出;料接進(jìn)1#彎曲輥時(shí),則1#彎曲輥壓料,卷曲開始;到料尾時(shí)夾送輥松開、2#彎曲輥退位,托料油缸返回,同時(shí)要求1#彎曲輥也回位,棒料掉入收料盤;點(diǎn)動(dòng)料盤按鈕,料盤拉出油缸動(dòng)作,收料盤被拉走。

三、設(shè)計(jì)原理

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

(一)卷曲機(jī)控制系統(tǒng)

壓送輥及彎曲輥中的四個(gè)主動(dòng)輥共用一套電機(jī)驅(qū)動(dòng),卷曲電機(jī):Y180L-615KW970rpm,卷曲機(jī)由于喂料過程中可能出現(xiàn)卡料現(xiàn)象,要求電機(jī)具備正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn);液壓系統(tǒng)所選用電機(jī)型號(hào)Y160M-6-(B5),功率:7.5KW額定轉(zhuǎn)速970rpm。該機(jī)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(shí)現(xiàn)卷曲系統(tǒng)速度連續(xù)可調(diào)控制;接點(diǎn)輸入端FWD、REV、CM通過PLC輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1控制,實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。接點(diǎn)輸出端30A、30C進(jìn)入PLC輸入點(diǎn)I2.0,當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常情況時(shí),PLC停止輸出,卷曲電機(jī)停機(jī)。

在操作系統(tǒng)中設(shè)計(jì)變頻器、液壓泵的啟動(dòng)、停止,電機(jī)過熱保護(hù),并且有啟動(dòng)顯示。

輸入點(diǎn)I:只有變頻器、液壓泵啟動(dòng),才允許PIC工作;卷曲機(jī)正轉(zhuǎn);卷曲機(jī)反轉(zhuǎn);卷曲機(jī)停止;手動(dòng)、自動(dòng)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(diǎn)輸入。其中2個(gè)聯(lián)鎖保護(hù)點(diǎn),3個(gè)按鈕,1個(gè)一位選擇開關(guān),4個(gè)二位選擇開關(guān),5個(gè)檢測(cè)元件。

輸出點(diǎn)Q:卷曲機(jī)正轉(zhuǎn);卷曲機(jī)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(diǎn)輸出。其中2個(gè)接中間繼電器,8個(gè)接液壓電磁閥。

考慮到輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)有三到四點(diǎn)備用,選西門子S7-200CPU226AC/DC/繼電器。S7-200具有設(shè)計(jì)緊湊、擴(kuò)展性良好、價(jià)格低廉、指令功能強(qiáng)大。該型號(hào)的PLC輸出24點(diǎn),輸出16點(diǎn)。滿足設(shè)計(jì)要求。

避免電網(wǎng)對(duì)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(cè)信號(hào)的輸入、電磁閥各自輸出信號(hào),確保系統(tǒng)正常工作,在PLC輸入端、輸出端增加各自的獨(dú)立24V電源。

在PIC輸出端設(shè)計(jì)一塊保護(hù)板。避免由于外部接線短路、干擾信號(hào),引起輸出端損壞或誤動(dòng)作。

(二)程序設(shè)計(jì)

控制要求:當(dāng)料靠近棒料到料檢測(cè)元件時(shí),該設(shè)備自動(dòng)完成整個(gè)卷曲工作過程;必須滿足手動(dòng)操作使各個(gè)功能均能響應(yīng)。

設(shè)計(jì)思想:

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

2.手動(dòng)操作。通過“手動(dòng)、自動(dòng)”選擇開關(guān),該設(shè)備各個(gè)部件均能單獨(dú)動(dòng)作。

3.程序設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)連鎖保護(hù)。(1)液壓泵站、主電機(jī)風(fēng)機(jī)不啟動(dòng),變頻器出故障不允許卷曲機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);(2)只有檢測(cè)到料盤伸出到位,才允許料盤返回操作;(3)只有檢測(cè)到料盤返回到位,才允許料盤伸出操作。

以上是卷曲機(jī)控制邏輯的詳細(xì)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(shí)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(duì)提高制品的成品率起到了關(guān)鍵作用。

參考文獻(xiàn)

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

[2]電氣工程師手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.

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

作者簡(jiǎn)介:杜余濱(1982-),女,河南洛陽人,中鋁洛陽銅業(yè)有限責(zé)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(jì)。