产品描述
6ES7223-1HF22-0XA8诚信合作
1 引言
铸造是人类掌握早的一种金属热加工成形工艺,已有约6000年的历史,是现代机械制造工业的基础工艺。铸造过程是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。铸造生产的毛坯廉,对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件,能显示出它的经济性;同时它的适应性较广,且具有较好的综合机械性能。
低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔,以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低,所以叫做低压铸造。其工艺过程是:在密封的坩埚(或电炉)中,通入干燥的压缩空气,金属液在气体压力的作用下,沿升液管上升,通过浇口平稳地进入型腔(金属型),并保持坩埚(或电炉)内液面上的气体压力,经过一段时间的保压,直到铸件凝固为止。然后解除液面上的气体压力,使升液管中未凝固的金属液流坩埚(电炉),再由气缸开型并推出铸件。低压铸造特的优点表现在以下几个方面:液体金属充型比较平稳;铸件成形性好,有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件,对于大型薄壁铸件的成形为有利;铸件组织致密,机械性能高。低压铸造是一种低压强与低速度的充型铸造方法,利用压缩空气作为充型动力,液体金属充型要求平稳;保压性好,铸件成形性好,轮廓清晰、铸件表面光洁;要求模具冷却性好,铸件组织致密,机械性能高。
2 低压铸造自动化系统
2.1 系统结构
工控机和plc在低压铸造中的系统构成为了满足低压铸造的要求,把工控机和plc组成一个系统,本系统采用分级控制方式。由工控机完成液面压力控制和铸型温度(冷却)控压铸造的要求。
2.2 系统原理
低压铸造机压力/温度控制系统的计算机控制系统原理
(1)压力控制:工控机和由其控制的液面压力i/o模板对数字组合阀岛进行控制,实现了低压铸造压力控制。工控机系统采用灵敏的压力传感器和软件式pid控制器,在计算机屏幕上同时显示铸造过程的设定压力曲线和实际控制压力曲线,并进行叠加比较。在计算机屏幕上以四种颜色显示四个测温点的实时温度曲线。另外用图形来指示保温炉内铝液液面情况,以提醒操作人员注意:当炉内金属液少于,系统自动停止加压。
y1~y9:调节阀(常闭);
y11:进气主阀(常闭);
y13:炉子慢泄压(常开);
y14:炉子全部泄压(常开);
yk1:压力开关,监测“0”mbar时的炉内压力。出厂时调节为约50mbar;
yk2:压力开关,监测大炉内压力,出厂时调节为约950mbar;
b1:压力传感器,0~1600mbar,4~20ma。检测炉膛压力;
b2:压力传感器,0~7000mbar,4~20ma。检测进气管气源压力。
(2)冷却控制:工控机和由其控制的冷却控制i/o模板控制了12个(5路风冷、7路风冷+水冷)冷却通道,可任意选择若干个通道工作。对每路冷却通道均提供了“on”、“off”、“auto”三种工作方式和按时间控制、按温度控制两种控制模式。人机界面有冷却画面,可任意开关调整电磁阀的通断。
2.3 硬件配置
低压控制系统配置如下:
(1)panel870面板式工控机:piii700以上cpu、40g硬盘、128m内存、12〞液晶显示屏、触摸键盘、带软驱和dvd光驱、usb接口和rj45接口;
(2) 板卡:813b a/d板一套、1751d
i/o板一套、7216继电器板一套(包括odc5或idc5b固态继电器)、785继电器板一套;
(3) s7-300 系列plc:
cpu模块:cpu314一套,flash eprom 内存卡(64k)一个,ps307电源5a一个,sm321输入模块(32点 24v dc)3套,sm322输出模块(16点 24v dc)4套,40针端子3个,20针端子4个,480mm导轨1个。
3 项目评价
(1)控制系统实现对机器运行、液压机械动作、铸造工艺过程、保温炉加热、铸型冷却过程中包括压力、温度、时间、位置在内的工艺参数进行有效控制。系统具有数据保存功能,能够存取、调整和管理铸造参数。
(2) 控制精度高,充型、保压阶段压力偏差值≤3mbar,升液阶段压力偏差值≤5mbar,升压阶段压力偏差值≤10mbar。
(3)具有压力自动补偿能力,保温炉内的压力可以根据设定的曲线、重复再现,而不受保温炉泄漏、供气管路气压波动和金属液位变动的影响(保温炉严重泄漏除外)。
(4) 可根据工艺需要自由设定多达八段的升压曲线和一段保压曲线。对于炉膛容积≤800l的炉型,大升压速度可达100mbar/s。
(5) 具有友好的人机界面,可以方便的输入各类工艺参数。
(6) 具有数据保存及调用功能。每个轮型的铸造工艺参数可以输入并确认后自动保存,以后可以直接从系统中调用。
(7) 低压铸造控制系统具有故障自检功能,维修方便。
4 结束语
我国工业控制自动化技术飞速发展,特别是工控机和plc的应用为成熟,经过近三年的努力,我们成功把工控机和plc同时应用在轮毂低压铸造机中。
1 引言
双轴平面磨床用于齿轮上下两个端面进行磨削加工,轴用来完成一个面的磨削,二轴用来完成另一个面的磨削,工件输送、装卸均为自动完成。s7-300plc是一种功能强大、性能、抗干扰能力强、高度集成的可编程控制器,它被广泛应用于多种工业场合。
2 电控硬件系统
2.1 机床本体解构
机械部分包括进料输送带、上下料机械手、两根砂轮上下轴、两根砂轮旋转轴、两根工件旋转轴、出料输送带、床身、液压系统、冷却系统以及其他辅助装置,
2.2 机床电控解构
电气部分包括s7-300 plc、movomatic在线检测系统、plc定位模块、交流伺服电机、伺服电机放大驱动电路、西门子的mp370人机接口、各种监控检测开关以及其他辅助电气元件。两根砂轮上下轴、两根砂轮旋转轴、两根工件旋转轴均由交流伺服电机驱动,其中两根砂轮上下轴电机(数字的)由plc定位模块和伺服电机放大驱动电路控制,其他伺服电机(模拟的)由plc模拟输出模块和伺服电机放大驱动电路控制。
3 电控系统分析
机床的工艺流程:本机床是用来对齿轮两个端面进行自动磨削加工的机器。它的整个工艺流程可以分为以下几个部分:进料输送带送料、上下料机械手装卸工件、磨削加工、下料输送带送料。下面详细说明每个部分的工艺流程。
3.1 进料输送带工艺
手工把工件放到进料输送带上 → 进料输送带把工件送到进料口 → 进料阻挡器动作,保证上料口多只有一个工件 → 工件到达上料口。
3.2 上下料机械手工艺
工件到达上料口→机械手前进 → 机械手手指抓住工件 → 机械手上升抓起工件 → 机械手后退 → 下一个工件到达上料口 →机械手转到上料位置 →机械手前进 → 机械手下降,放下工件 → 机械手手指松开 → 机械手后退 → 机械手回位,准备下次上料 。
3.3 磨削加工工艺
工件轴上有工件→ 压紧装置抬起 → 压紧装置前进 → 压紧装置下降,确认工件放到位 → 工件夹紧 → 压紧装置抬起 → 压紧装置后退 → 测头抬起 → 测头前进 → 测头下降在线检测工件加工余量 → 砂轮旋转,切削液打开 → 工件与砂轮逆向旋转 → 砂轮下降到粗磨点 → 粗磨工件 → 精磨工件 → 抛光工件 → 砂轮上升,关切削液 → 工件停止旋转 →测头抬起 → 测头后退 → 机械手装卸工件。
3.4 下料输送带工艺
工件到达下料输送带入口 → 下料输送带带着工件前进 → 工件到达下料阻挡器 → 下料阻挡器动作(保证下料气缸推杆前多只有一个工件) → 工件到达下料气缸推杆前 → 下料气缸动作,把工件送到下一道工序。
4 plc软件设计
详细了解机床加工工艺之后,接下来介绍机床的软件系统。软件系统分为plc程序和人机接口组态画面数据两部分。
4.1 plc程序
plc程序用来实现机床的所有功能控制要求,包括上面所描述的所有工艺流程,还包括plc定位模块的组态数据。程序都利用step7 v5.4编程软件实现。
(1)利用定位模块的组态数据和丝杠上端编码器,结合伺服电机控制放大驱动电路,实现对两根砂轮上下轴的定位控制。该定位模块内部集成有类似840d数控系统的功能,进给轴的控制采用设定相关数控参数,再结合数控加工编程实现。
(2)利用在线检测测头反馈的数据计算磨削量,该反馈数据通过movomatic控制器的数字输出口输出到plc的数字输入模块,plc从而实现对该数据的实时采样,并且利用该数据和设定的加工工艺数据进行比较,从而实现机床的粗磨、精磨和抛光功能。
(3)根据设定的加工工艺数据,plc通过模拟量输出模块,计算输出模拟量到伺服电机放大驱动电路,控制砂轮旋转电机和工件旋转电机的转速。
(4) 利用数据块(db)保存机床设定的加工工艺数据,保证机床断电重启时不丢失加工工艺数据。
(5)利用mpi通讯,实现mp370和plc之间的数据交换。
4.2 人机接口程序
人机接口程序主要是画面组态数据,结合功能键和操作盘的按键、开关,实现各个画面之间快速切换,还有相关工艺参数的设定与调整。这些画面主要有:功能键说明,个工件轴、砂轮轴和砂轮上下轴控制动作画面,二个工件轴、砂轮轴和砂轮上下轴控制动作画面,进料输送带控制动作画面,出料输送带控制动作画面,上下料机械手控制动作画面,诊断画面,加工监控画面,轴加工工艺参数设定画面,二轴加工工艺参数设定画面,定位模块控制功能画面等。人机接口程序利用protool v6.0编程软件完成。
5 结束语
通过以上叙述,我们可以看出:s7-300 plc的应用须注意以下几点:
要对所用设备功能非常清楚;深刻理解所用设备的系统构成;熟悉所用设备的工艺流程;
根据工艺要求和系统构成组态s7-300 plc硬件;根据工艺流程和功能需求详细编写控制程序;精通step7编程软件的应用以及相关的软硬件模块功能;根据需要编写相关人机接口画面和控制程序。
1 引言
本工程安装2×350mw燃煤机组,飞灰系统包括电气除尘器及省煤器排灰系统,其飞灰处理采用正压浓相气力输送系统,每台炉为一单元。每台锅炉配两台双室四电场静电除尘器,每台静电除尘器设有8个灰斗,其系统出力按燃用设计煤种时排灰量的150%考虑,同时满足燃用校核煤种时排灰量的120%的裕度。每台锅炉设有4个(暂定)省煤器灰斗。静电除尘器和省煤器灰斗下均设有一只插板门、一个灰输送器和相关的阀门,灰斗内的灰由灰输送器收集后通过管道将其输送到设置在烟囱后的贮灰库。
两台炉共设2座储存粗灰库,公用1座储存细灰库。每座灰库的直径为12m,有效容积为1800m3。在每座灰库下设有两个(或三个)排放口,一路接干灰散装机,用于综合利用,另一路(或两路)接气力输送泵,输送到中转灰库(有效容积500 m3),然后再由气力输送泵三级输送到终端灰库(有效容积300m3)。在终端灰库灰库下设有加湿搅拌机,灰经加湿搅拌后,运至灰场碾堆放。干灰系统采用自动程序控制。
为防止库底飞灰板结,设有灰库气化风和电加热系统。每座贮灰库设有一台灰库气化风机,三座灰库公共备用一台灰库气化风机。
2 系统构成
本系统设操作室、控制室共两间,9台控制柜安放在主控制室,由一台电源柜、主plc控制柜(采用昆腾plc671系列双机热备系统作为系统)和1#i/o站、2#i/o站、3#i/o站组成,该站通过同轴电缆与plc站连接,对灰库区、捞渣系统、空压机所需程控的设备提供控制及反馈,另外在厂外安装3台控制柜,组成#4远程i/o控制柜,对厂外灰库程控所需设备提供控制及反馈,并通过光纤与主plc程控柜建立联络;空压机、冷干机、吸干机由厂内、外电源柜对电除尘区电磁阀箱及空气系统、捞渣系统电动门等设备提供控制用电。通过交换机与plc系统连接。
系统设上位机两套,安放在操作室,两台计算机分别做为工程师站及操作员站,可对现场设备进行远程控制及监控,包括:电除尘下所有气动阀门;灰库布袋除尘器及分路阀;所有料位计、压力开关及压力变送器空压机系统、捞渣系统电动门控制反馈。空气系统的所有设备及灰库卸料设备则为就地操作,但可在上位机上显示;系统通过各储气罐及孔板后安装的压力变送器、压力开关及发送罐料位计等现场设备实现输灰过程的自动运行。
3 硬件plc特性要点
(1) lcu应该提供rs-485串行接口方式的,modbus或者modbus plus标准通信规约的接口,以保证方便地与励磁系统的微机调节器、调速系统的微机调速器、微机保护装置、主变冷却器控制装置、闸门控制设备、机组辅助设备控制系统、直流系统、中低压空压机控制箱、检修和渗漏排水泵控制箱、技术供水系统、厂房主通风控制箱、消防技术供水控制箱、调压井蝴蝶阀控制箱等公用设备控制系统进行通信。
(2) lcu系统中的远程通讯应采用s908 rio确定性通讯规约,通讯速率恒定,不随站点数和距离的增加而衰减,保证远程i/o与本地i/o同步新,以确保控制系统的性和实时性。
(3) lcu中的plc与工作站之间,采用gb/z19582-3规定的标准工业以太网规约modbus tcp/ip,应用层采用开放的modbus协议。
(4) 以太网支持i/o扫描方式,能自动识别以太网上各种设备,方便用户实时在线增减设备,方便维护。
(5) 所有i/o模件与冗余cpu模件属于同一系列同一档次产品。i/o模件的长高尺寸与冗余cpu模件一致,每个分站采用统一的背板,i/o模件均由电源模件通过背板进行供电。采用统一的高速背板总线,背板速率不80mbps。
(6) cpu模板采用双处理器结构,程序执行和以太网通讯由不同的处理器分担,以保证系统的高度可用性。
(7) cpu集成lcd屏和键板,以便设置和诊断,随时监控cpu的运行状态。
(8) cpu上集成以太网通讯、12m的usb标准编程口、modbus plus口和modbus口。
(9) cpu主频266mhz以上。
(10) 输出模板支持故障状态预定义,增强系统的性。
(11) soe精度小于等于1ms,硬件保证。(严格达到1ms精度,gps时钟直接连接到soe模板,对soe模板提供μs级别的对时精度,soe模板支持事件本地缓存,每模板支持事件存储容量4000条以上,以便出现故障时,及时的查找故障原因。)
(12) 温度采集支持二、三或者四线制连接方式,精度达到0.1℃。
(13) plc系统的任何模板可位于任何位置,cpu、电源、i/o模板、智能模板和网络通讯模板均支持热插拔,以保系统维护的方便。
(14) plc编程软件,全中文图形化界面,符合iec61131-3标准,同时提供ld(梯形图)、fbd(功能块图)、st(结构化文本)、sfc(顺序功能图)、il(指令表)等编程语言完成离线功能。
4 系统工艺流程
每台炉16只发送罐分为3个单元进行控制。一、二单元为共用一根输灰母管。三单元为一管道单元。两条母管允许同时运行。在同一根输灰母管的各单元之间输灰互相锁定,即任一时候只一个单元输送;一个单元输送完毕后,另一单元才开始输送。以一单元(一电场#1~#4发送罐)为例。
5 结束语
由于昆腾plc冗余系统下述特点:
(1) lcu应配置为双机热备系统,即双机架、双cpu、双电源、双远程i/o网络、双以太网通讯,保证系统的高度性;
(2) plc系统中,冗余以太网的地址在热备系统中能够自动无扰切换,无论哪台plc切换成主机,主机和备机的ip地址总能够自动切换,使之始终保持不变;
(3) 热备系统的数据交换,采用100m光纤,直接连接cpu上的光纤接口,以保数据交换的效率;
(4) 热备切换时间严格控制在1个扫描周期以内,保证不要影响控制过程。
因此减轻系统维护量,减少工人劳动强度,避免了工人在恶劣环境下工作条件,同时也节约了大量人力,物力资源,为企业节约大量成本,降低生产成本。
各种电动机的过载能力可从设计手册中查得。
电动机因过载而发生温升需要有一段时间,从发热方面来说,容许有短时的过载。但就过载能力而言,即使在很短时间内也是允许的。所以发热和过载能力同时考虑。
桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车动机一台、15吨大钩、3吨小钩提升电动机各一台,这次设计总的思路是用4台变额器来控制5台电机。
3.2 plc的选型
3.2.1 在选择plc时的注意要点
(1) 根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度;
(2) 对i/o点数和i/o点的类型(数字量、模拟量等)统计;
(3) 适当进行内存容量估计的基础上,确定留有适当的余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器);
(4) 结合市场情况,考察plc生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况,选定价格性能比较好的plc机型。在plc实际应用中,是以其为控制组成电气控制系统,实现对生产、工业过程的控制。
3.2.2 选型时的注意事项
(1) 在plc选型时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性,备件的通用性,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。
(2) plc输入/输出点确定:i/o点数选择时要留出10%~15%的余量。
(3) plc储存容量:系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量选择大一些。
(4) 储存时间、维持时间:一般储存期保持1~3年(与使用次数有关)。若要长期或断电保持应选用eeprom储存(不需备用电源),也可选外用储存卡盒。
(5) plc的扩展:可通过增加扩展模块,扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有输入单元、输出单元,输入/输出一体单元。扩展部分出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给予支持。
(6) plc的联网:plc的联网方式分为plc与计算机联网和plc之间互联网两种。与计算机联网可通过rs-232c接口直接连接,rs-422+rs-232c。一台计算机与多台plc联网,可通过采用通讯处理器,网络适配器等方式进行连接,连接介质为双绞线或光缆;plc之间互联时可通过通讯电缆直接连接,通讯板卡或模块+数据线连接等方式。
(7) 不要将交流电源线接到输入端子上,以免烧坏plc。
(8) 充分合理利用软、硬件资源。
(9) 不参与控制循环前已经投入的指令可不接入plc。
(10) 多重指令空闲等待一个任务时,可在plc外部将它们并联后再接入一个输入点。
(11) 尽量利用plc内部功能软件,充分调用中间状态,使程序具有完整连贯性,易于开发。同时也能减少硬件投入,降。
(12) 条件允许的情况下立每一路输出,便于控制和检查,也保护其它输出回路;当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控。
(13) 输出若为正/反向控制的负载,不仅要从plc内部程序上联锁,并要在plc外部采取措施,防止负载在两方向动作。
(14) plc紧急停止应使用外部开关切断,以确保。
3.2.3 plc型号的确定
本设计应用了德国西门子公司simatic s7-300系列的plc进行控制。由于它有强的通信功能,在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。设计中应用的i/o端子数分别是:输入点数为56个,输出点数为39个;
3.3 主令控制器的选用
主令控制器主要用于要求按一定顺序频繁操纵的控制线路中,如绕线电动机按顺序切除转子附加电阻,也可实现与其它控制线路联锁、转换的目的。它的结构与转换开关有些类似,也是通过手柄操作凸轮,使触点按规定的接通表闭合或断开电路,但其触点对数较多。主令控制器的触点没有灭弧装置,使触点分断能力只比按钮稍大。
有触点的主令控制器有两种:一种是凸轮可以调整,另一种是凸轮不能调整。有触点的主令控制器,对电路输出的是开关量主令信号;无触点的主令控制器(又称无级主令控制器),对电路输出的是模拟量主令信号;无触点主令控制器的内部是一个自整角机,其转子由操作手柄带动。
本系统选用的主令控制器的型号是lk5-052/2-1003。特点:lk5系列主令控制器适用于交流50hz电压至380v及直流电压至440v的电路中,主要用于各类型电力驱动装置的遥远控制,可以控制需要较制电路的联锁与转换装置,适合于频繁操作任务。但它不适用于有化学活跃性,易燃气体及充满灰尘以及非常潮湿的场所。它的手柄在各操作位置时,表中“ⅹ”处代表触点在该位置上闭合,空格代表触点处于断开状态。
4 结束语
桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损、启动性能好等优点。
本文主要研究的是起重机数字化控制系统的设计,通过用主令控制器给定plc控制信号,该信号分别控制大车、小车、主钩、副钩的速度档和行走方向,从而控制电机的方向和转速,在变频器的输入端设定3个速度信号端子,然后通过plc编程控制来实现。
采用plc来控制,具有和灵活的切换逻辑功能。plc与变频器两者的结合应用于桥式起重机控制系统中,具有很好的实用和显著的经济效益。
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