《電子技術(shù)應(yīng)用》
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UniMAT UN200PLC擴(kuò)展模塊在熱壓機(jī)中的應(yīng)用
中國自動化網(wǎng)
摘要: 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(fèi)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(fèi)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(diǎn)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(diǎn),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。
Abstract:
Key words :

 

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(fèi)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(fèi)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(diǎn)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(diǎn),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(shí)驗(yàn)熱壓機(jī)是木材加工工業(yè)、科研單位、高等院校等的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí);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(shí)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(diǎn)和輸出點(diǎn),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?;谝陨显O(shè)計思路,根據(jù)壓機(jī)工作流程,確定了17個輸入點(diǎn)和14個輸出點(diǎn),共31個點(diǎn),采用CPU224產(chǎn)品(該產(chǎn)品有10個輸入點(diǎn),10個輸出點(diǎn))連接UN223(該產(chǎn)品有16個輸入點(diǎn),16個輸出點(diǎn))。結(jié)合該系列熱壓機(jī)特點(diǎn),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

三、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(yùn)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(shí)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(diǎn)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(shí)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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