PLC在雙工位振動成型系統中的應用

魯　鵬，林學會，高　峰，黃立興（沈陽鑫博工業技術有限公司，沈陽　110026）

PLC在雙工位振動成型系統中的應用

魯鵬，林學會，高峰，黃立興
（沈陽鑫博工業技術有限公司，沈陽110026）

振動成型系統是來自混捏工序的陽極糊料，從混捏鍋底部排入電動平板小車料斗內，然后送入到振動成型機的均溫鍋中保溫并攪拌，攪拌后的糊料從均溫鍋底部進入稱量小車，稱量計數到位后，關閉均溫鍋底門。稱量小車行走到成型機模具上方停止位，自動打開料門下料至模具里，然后返回加料位。重錘下降到模具中接觸料面到位后開始振動成型，振動結束后開始脫模，并將成型后的炭塊推入下水裝置并送至冷卻板式輸送機上，輸送的過程中經過冷水浸泡冷卻，最后經過板式輸送機前端光電開關進行炭塊的編組，使炭塊編成21塊停留在板式輸送機的末端等待天車吊到炭塊庫擺放。本次振動成型控制系統設計分為手動控制和自動控制兩種方式，控制方式多樣，是具有較高智能、高可靠度的控制系統。本系統具有提高炭素振動成型生產的產能和合格率，降低能耗，硬件設備安全可靠，故障率低，維修方便，減輕操作人員勞動強度等特點。

雙工位振動成型機；西門子PLC；碳素

1　系統組成

本次控制系統中選用SIEMENS 300系列PLC（CPU：315-2PN/DP）作為下位機，其特點是功能強且成本低。上位機選擇戴爾商務機，配以SIEMENS WINCC上位機軟件，ORMON公司的繼電器、行程開關，托利多稱重傳感器、變送器，ABB變頻器，液壓站等組成自動控制系統。

2　系統功能

2.1該系統的上位機系統功能如下

（1）工藝流程狀態實時反映，生產過程再現形象直觀；

（2）實時更新生產數據，便于操作人員精確了解生產狀態；

（3）采用聲光的形式實時報警并同時生成報警信息，使操作人員更好的分析故障原因并及時處理；

（4）生成趨勢圖，使管理者更好分析生產狀態，指導生產；

（5）可以生成報表并予以打印，供管理者參考；

（6）實時反映各個生產設備狀態并控制設備的啟停以及生產工藝參數的下發。

2.2該系統的下位機功能如下

（1）模擬量采集：通過PLC 對糊料計量稱重、油箱油溫、油箱油壓、炭塊高度、變頻器電流，振動時間，振動頻率，輥道轉速等進行模擬采集，并傳輸到上位機畫面顯示。

（2）聯鎖控制：摒棄繁瑣復雜、故障率高的電氣連鎖控制，以簡單易行的PLC取代之，并實現操作人員遠程啟、停設備的功能。本次設備振動成型部分主要動力來源于液壓系統，控制電磁閥開關使設備動作。輸送系統采用減速電機帶動輥道輸送。振動成型系統控制順序如下：

1）均溫鍋接收到自混捏工序的陽極糊料攪拌，然后根據工藝要求向稱量小車配料.

2）稱量小車稱重結束后行駛到模具上方，將配料倒入模具中然后返回原始位置.

3）重錘下落到位后，根據振動時間振動擠壓。計時結束后重錘上升到位，模具上升開始脫模。

4）脫模后由推塊裝置將成型炭塊推到打號測高位并測高打號，接著推入下水裝置，由下水裝置將炭塊放入到冷卻輸送系統中。

5）炭塊在冷卻系統中行走并在最后一段板式輸送機完成編組。此系統屬于步進控制系統，每一步都需要聯鎖滿足的情況下才允許進行下一步動作，否則可能造成設備損害。

3　控制過程的實現

3.1下料

糊料在均溫鍋中混捏好后的溫度一般在130℃-150℃左右，通過均溫鍋底門的開關對稱量小車下料，下料過程通過稱量小車上的計量稱重判斷來滿足炭塊的重量。稱量小車上裝有梅特勒-托利多公司生產的稱重裝置用于計量炭塊的重量。炭塊的重量則要求由上位機給定其依據為產品的類型。

3.2裝料

裝料前PLC首先檢查判斷振臺模具下降到位、重錘上升到位、重錘安全鉗夾緊到位等信號，全部滿足后開始驅動小車送料，若條件不滿足則小車不會動作。小車行走到模具口上方限位后停止，然后稱量小車開底門把稱好的糊料放入模具中。

3.3振動擠壓、脫模

（1）振動擠壓：此時PLC檢查判斷稱量小車回到原始位信號、重錘安全鉗松開到位信號、重錘下降到位信號，信號都滿足后開始驅動2臺振動電機帶動偏心振子轉動，在偏心振動子的作用下，使平臺產生振動，從而使平臺上部模具內的物料發生振動，使物料內部相互之間的摩擦力有效降低，聯合上部重錘的作用，重新排列物料，達到預期的效果。振動頻率可以在上位機設定。

（2）振動時間：振動時間可根據生產工藝要求在上位機進行設定調整，本次設計鋁電解用預熔陽極炭塊振動時間為90秒。

（3）脫模：振動結束后，液壓系統驅動重錘上升并到位，重錘安全鉗夾緊并到位，驅動振臺模具上升并到位。

3.4炭塊推出、冷卻輸送

（1）炭塊推出：炭塊由驅動推出器從振動臺推出，在這個過程中同時檢測產品的高度。測高部分選用梅特勒-托利多直線位移裝置，用來測試產品的高度和質量。

（2）冷卻輸送：被推出的產品送入下水裝置，下水裝置下降把炭塊放入水中通過下水裝置的推桿把炭塊推到輸送系統中的水浴輥道（冷卻板式輸送機）上使炭塊在水中冷卻，防止產品冷卻的彎曲和變形。冷卻完成后，驅動板式輸送機輸送炭塊到炭塊堆場，編組，檢查合格后堆放。

4　結束語

本系統已投入運行，并在多家大型鋁廠中使用。軟件設計完善合理，功能齊全，硬件安全可靠，系統運行效率大大提高，達到高產量低能耗的設計初衷。系統可以完全實現自動控制，減少人為操作，杜絕誤操作帶來的影響，也減輕了操作人員的勞動強度，減員增效的效果顯著。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.033

魯鵬（1978-），男，遼寧沈陽人，研究方向：電氣自動化。