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PLC在型材跑偏检测控制中的应用

作者: 来源: 发布时间:2006/6/21 13:36:53  点击数:9540

出处:(燕山大学电气工程学院,秦皇岛 066004)作者:王洪斌 陈卫东 曹满婷

【关键词】型材辊压生产线,跑偏,可编程控制器(PLC)

【论文摘要】本文简要地介绍了型材辊压生产线的工艺流程,提出了一种实用的型材跑偏的检测方法,并给出了实现流程图和可编程控制器的梯形图。通过实际应用证明了该方案的实用性,它保证了生产线运行的安全性和可靠性。

  型材是生产车门、车窗、中导轨等的关键部件,随着汽车制造业的发展,需要量急剧上升,而其质量的好坏和定尺剪切精度的高低直接影响企业的利益。我们为凌云汽车零部件有限公司设计了一条型材辊压生产线,该生产线自投入使用以来运行十分稳定。定尺误差小,操作方便、灵活。尤其是生产线上型材跑偏的检测功能的实现,更保证了生产线运行的可靠性,不仅提高了企业的生产效益和保证了产品质量,而且解决了长期以来由于型材跑偏造成的原材料浪费问题。该方案在其它的设备上具有一定的应用价值。
1 型材辊压线的工艺流程  
  型材辊压线生产线的组成如图1—1所示,采用一台主电机M1和从电机M2通过齿轮箱,拖动辊压线的成型辊实现薄钢带的纵向不变形而横向变形,挤压出所需规格的型材,光电编码器和测长轮同轴连接,把型材的长度转化为脉冲信号,利用可编程控制器的高数计数器进行计数,当计数值达到设计值时,控制气动剪切机进行定尺剪切。
              
  控制系统的可编程控制器、D/A单元模块和显示单元选用的是富士公司的产品 ,NB1系列的PLC内部带有多个高数计数器,在实际应用中我们使用了高数计数器0、2 、4,分别作为长度测量和电机速度监测,使用英国欧陆公司的590数字直流调速系统来驱动两台11kW电机。为了提高生产线使用的安全性、运行的可靠性、维护的方便性、操作的灵活性 ,设计的电控系统有两种工作方式。手动操作,可以通过操作台上显示设置单元的软按钮控制生产线上的单台设备启停,可以进行单机的调试和检修,生产线上操作手柄控制生产线的前向或后向点动,便于引带和堆料时的处理 。在选择自动工作方式时,可以通过显示设置单元设置生产线的运行速度、产量、定尺长度等参量,显示实际产量、生产线的实际运行速度和PLC检测到的故障信息,而操作手柄上的前向和后向点动按钮通过软件设计为停止功能,提高了控制的便利性。
2 型材跑偏的检测方法
2.1 问题的提出
  生产线在运行过程中,当有以下情况任意一种发生时,就会出现型材跑偏现象。   
    ①从电机M2运行,而主电机M1由于故障原因停止,就会在两台电机所驱动的两套成型辊之间出现型材跑偏而堆料的现象。  
  ②在PLC的高数计数器的计数值达到长度设定值时,控制剪切机进行剪切,由于剪切刀故障等原因,可能出现型材未剪断而卡在剪切口处,当剪切机返回或重新启动生产线时 ,在剪切机和主电机M1驱动的最后一组成型辊之间就会发生型材跑偏现象。  
  ③当剪切完毕,上切刀抬起而没到原位,剪切机就返回或生产线重新启动,剪切机和辊压线的最后一组成型辊之间也会出现型材跑偏堆积现象。
  一旦发生这种情况,处理有时是相当麻烦的,可能还会需要重新引带,这样既影响正常生产又浪费原材料,降低了生产率和企业的效益,型材跑偏的检测及控制就显得尤为重要,这一问题是企业亟待解决的。
2.2 方案的设计
  如果出现型材跑偏而不严重,能够及时停止生产线,待故障处理完后,即可重新启动生产线而不影响正常生产。具体解决方法是在生产线上跑偏易发生处安装了几个用铜丝做成的导电环把它们连接后接到PLC的输入点上,型材辊压线上的工作台接到24V电源的0V端,其原理如图2—1所示,当正常运行时,型材从这些导电环内部穿过,并且与它们不接触,无论哪个检测点处出现跑偏,都会使导电环与型材接通,从而可以实现型材跑偏的检测。这些导电环设计为开口的,采用容易移动的安装形式,以便于手动引带。
                          
2.3 检测控制流程
  型材跑偏检测控制流程如图2—2所示,PLC检测到此信号并置位故障标记和进行相应的故障处理。控制流程图如图2—2所示。在手动工作方式下,由于需要人工入料,容易出现钢带和导电环接触现象,事先可以把导电环移开,在控制软件上把跑偏信号屏蔽掉,只有在自动工作方式下,而且生产线处于运行时,型材跑偏输入信号才有效,利用此信号来置位PLC内部继电器M110(表示型材跑偏的标记),此信号既用在故障处理程序中又供故障报警和显示使用。
                           
2.4 可编程控制器实现的梯形图
  在型材跑偏检测及控制程序中,信号的分配和功能如下表2—1所示,用NB1—P56来完成的型材跑偏和相应故障处理的程序如图2—3所示。
                         
                            
3 结束语  
  此生产线已于1999年9月在凌云汽车零部件有限公司投入使用,运行实践表明该系统不仅操作简单、维护方便、检修快捷、定尺准确(当定尺长度为2.7m时,断续定尺剪切误差≤0.5mm,连续定尺剪切误差≤1mm),而且型材跑偏检测及控制功能的实现,又保证了系统的可靠性和安全性,解决了跑偏所造成的原材料浪费,提高了产品质量和企业效益,该方案实用性强,在其它类似生产线中可进一步推广使用。

  [参考文献]


[1]陈金华.可编程控制器(PC)应用技术[M].电子工业出版社,1996年.
[2]葛钢.棒材轧机的PLC控制系统[J].冶金自动化,1996年6期.

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