全自動PVC切管機的性能優化及改造實踐

劉曉芳 趙鵬飛

(阿克蘇技師學院 新疆阿克蘇 843000)

一、控制工藝分析

這臺PVC切管機的主要功能是按照管材的長度規格，對運動中的管材進行動態定長切割，并對切口進行倒角處理，難點是要處理好同上一工序(管材成型機)和下一工序(熱漲擴口機)的協同。我們經過現場勘察、向技術員交流、同工程師協商，最終確定設備的關鍵動作，由管長補償、夾緊管材、啟動推管、啟動液壓泵、啟動公轉、進刀切管、退刀、停止液壓泵、停止公轉、放松管材和退管組成。

二、控制方案設計

(一)總體思路

系統主要架構采用觸摸屏+PLC+執行元件結構，輸入設備主要有觸摸屏、按鈕開關和各類位置傳感器，輸出設備主要由交流接觸器、電磁閥和各種信號指示燈；PLC和執行元件之間采用DC24V中間繼電器進行隔離，常用功能按鈕設置有實體按鈕和觸摸屏軟按鈕，參數設定等高級功能全部組態于觸摸屏中，傳感器由100W的AD/DC開關電源獨立供電；電器元件按照功能分別安裝于控制盤和面板上，設備具有手動、半自動和全自動三種工作模式。觸摸屏需要組態運行監控、參數設定、手動調試和幫助說明四個畫面。整個系統具有短路保護、過載保護、漏電保護和急停等安全保護功能。[1]

(二)輸入輸出信號分配

根據系統控制需要和控制對象實際情況，我們對系統的輸入和輸出信號進行了分析，整個系統共有輸入信號12個，輸出信號13個。輸入信號均為開關量，直接連接到PLC的輸入端。為了提升設備的安全性，輸出執行元件的電壓等級選定為DC24V。

(三)關鍵寄存器編址

根據設備控制工藝要求，有12個延時變量和9個參數值對產品質量及設備安全運行具有重大影響。為方便這些關鍵參數的調用和管理，我們對這21個參數進行了固定編址。

(四)PLC程序與HMI組態

因為系統控制工藝具有較強的流程特征，再加之選用了三菱FX3U系列的PLC，所以充分發揮了SFC編程的便捷性優勢，采用SFC模式進行了PLC控制程序編寫。根據系統控制工藝，我們在觸摸屏中設計了運行監控、參數設定、手動調試和幫助說明四個組態，詳見圖下所示：

觸摸屏畫面

三、調試與驗收

為了提升項目調試工作的效率，控制盤電器元件的安裝和配線、PLC程序的設計、觸摸屏畫面的組態均在校內實驗室完成。待控制流程及功能全部實現后，我們將控制盤安裝到設備中，然后根據生產情況對關鍵工藝參數進行修定。經過不斷的在線調試，并通過一天的設備生產觀察，設備全部功能工作正常；可靠性和穩定性較好，產品質量和生產效率也較之前有了很大提升，各種安全保護機制非常有效；人機交互方式和參數設備、產量統計、管長補償等功得到了企業的高度好評。此項目順利通過企業和院校化學工程系的驗收。

四、結束語

該項目的成功，為企業解決了一大生產技術難題，很好鍛煉了我系教師的專業綜合能力，促進了學校同企業的技術交流。如今，此設備已經零故障連續運行近兩年，設備的穩定性、節能性和交互性遠好于之前，增加了一些個性化定制功能，深受企業贊譽。我們將該案例改編成一個PLC+變頻器+觸摸屏綜合實訓的教學項目，進一步豐富了產教融合教學內容。