80MN熱模鍛壓機電氣控制系統設計

常嫦

（太原重工股份有限公司 技術中心，山西 太原 030024）

80MN熱模鍛壓機電氣控制系統設計

常嫦

（太原重工股份有限公司 技術中心，山西 太原 030024）

本文介紹了80MN熱模鍛壓機電氣控制系統的結構組成、電氣調試以及應用經驗。

熱模鍛壓機；電氣控制；調試；一次成型

熱模鍛壓機是金屬熱成形的主要設備品種之一。近年來，由于其智能化、網絡化、高精度、大噸位、全程數據跟蹤等特點，在市場上占據了一席之地。由我公司為某合金輪轂企業研發生產的80MN熱模鍛壓機，具有控制精度高、上下料銜接快速、一次成型等特點，大大提高了生產效率，降低了生產成本。

本壓機由壓機本體、液壓傳動與控制系統、自動檢測、控制裝置和電氣控制系統組成。

1 電氣控制系統描述

本壓機的電氣控制系統采用人機界面MP370和工業可編程序控制器進行控制，控制器為當前先進的西門子S7－400，具有運算速度快、檢測實時性強、指令功能豐富、可靠性高等特點，有效保證了對壓機生產過程的控制。電氣控制網絡為Profibus－DP和工業以太網。

電氣控制包含硬件系統和軟件系統，硬件系統包括人機界面HMI、下位機、人機接口、傳感器和執行元件；軟件系統包括基于winCCflexible的HMI軟件和基于PLC運行軟件STEP 7的程序軟件。

利用WinCCflexible軟件做成HMI人機界面，可以實時顯示壓機的工作狀態、各液壓管路的信號狀態、各傳感器的信號狀態，可以設定坯料數據、實時輸出生產數據。本HMI人機界面集設備監控、故障診斷于一身，為壓機生產、管理提供服務，可以存儲生產數據。

下位機PLC主站采用西門子S7－400，S7－400是具有中高檔性能的PLC，采用模塊化無風扇設計，適用于對可靠性要求極高的大型復雜控制系統，具有強大的擴展能力和診斷功能。從站采用了WAGO的現場I/O系統。此現場I/O模塊具有體積小、組態方便、靈巧耐用等特點，網絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 80MN熱模鍛壓機電氣控制網絡

計算機－PLC系統的協調工作，完全實現了對熱模鍛壓機機組工作過程的在線智能管理和控制。本系統在設備控制、工藝過程控制方面以性能參數為目標，以電液配合控制為手段，使壓機在輪轂一次性成形的工藝過程中發揮了優勢，且其工作周期短，壓力穩定，使產品產量和質量都得以保證。

1.1 壓機位置控制

熱模鍛壓機的位置控制選用磁滯式位移傳感器，SSI接口，位置信號輸入PLC實現位置控制，一個傳感器上兩個磁環，可同時采集兩個梁的位置信號。其余重要位置采用限位開關、接近開關檢測發訊，并且保護位置要做好機械限位。

1.2 壓機速度控制

壓力控制采用壓力傳感器送入PLC完成壓力顯示、控制及保護。通過PLC控制液壓閥門開關的數量及比例閥和比例泵的流量，實現壓力和位置的協調、速度的調節。

1.3 過程控制

壓機工作方式有手動、半自動和自動三種，可以在不同工況下進行選擇。設置狀態為非生產模式，無連鎖、無快速。手動工作方式下，各機構為雙手操作。半自動工作方式下，滿足初始條件后按啟動按鈕完成一次工作循環，在生產過程中，如需中斷工作則按中斷按鈕，處理情況完畢后可中斷恢復繼續生產。全自動工作方式下，上下料機器人、坯料上下游處理設備的連鎖條件滿足后則可進行不間斷循環生產，形成非常有效的配合。

2 電氣設備組成描述

本壓機的供電電源為三相五線制，AC220V/ DC24V，電壓波動范圍±10%，最大裝機容量約為800kW。①總電源柜。負責對整機的動力電源供給和保護，能夠實現與車間電源隔離，并為壓機提供各種控制所需的電源；②傳動柜。傳動柜中裝有各級別拖動設備的電氣控制啟動回路和保護裝置，大于75kW的電動機采用星角啟動降低沖擊，其余小電機直接啟動；③PLC控制柜。PLC控制柜中安裝可編程控制器的CPU、網絡交換機、部分I/O模塊、直流穩壓電源等用于PLC系統的配電和控制；④操作臺。壓機設有可旋轉操作臺，人機界面安裝于此操作臺上，操作臺就近安裝于設備正面，方便觀察和操作；⑤控制箱。壓機在設備各液壓站和信號元件附近安裝幾個微型控制箱，箱內裝有網絡適配器和I/O模塊，用于反饋信號的采集和動作指令的執行；⑥接線盒。壓機設有兩種不風規格的接線盒，對每個電氣元件的接線進行就近安裝接線，保護元件的電氣接線。

3 壓機調試

設備安裝結束后，按照試車的有關標準、大綱、技術文件和圖紙規定，對設備進行逐項參數的測試，對其主要技術參數、運行精度、速度、行程和位置，以及設備的控制和安全連鎖要求進行測試和記錄。在各項檢驗和試驗中，如發現異常，應及時中止測試并進行有效的調整和處置，消除異常后方可繼續調試。在重復實驗各參數并確認合格后進行設備試生產，由生產輪轂的過程、周期和產品質量確認此設備的功能完好并交付用戶。

4 總結

80MN熱模鍛壓機的設計和投產，實現了金屬合金輪轂的一次性成形，并且在生產過程中起動平穩、控制精度高、生產周期短，對提高合金輪轂的產量和質量保證起到非常重要的作用，也為公司此類產品的市場開拓起到示范作用。

[1]薛春蘭.80MN熱模鍛壓機輪轂生產線的網絡控制系統[J].鍛造與沖壓，2009，（8）.

[2]趙德龍，娜仁莎.80MN熱模鍛壓力機控制系統設計[J].電子技術與軟件工程，2015，（5）.

[3]魏 軍.金屬擠壓機[M].北京：化學工業出版社，2006.

[4]王 磊.新25MN電極擠壓機電氣系統設計與調試[J].一重技術，2001，（4）.

Electric control of 80MN hot die forging press

CHANG Chang
（Technical Center,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan 030024,Shanxi China）

The structure and electric debugging of electric control system for 80MN hot die forging press have been introduced in the text,as well as the application experience.

Hot die forging press;Electric control;One-time forming

TG315.5+1

B

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.007

1672－0121（2016）04－0023－02

2016－03－17；

2016－05－12

常 嫦（1983－），女，工程師，從事鍛壓設備電氣設計。E－mail：171238811＠qq.com