欢迎您来到沧州耐美雅新型建筑材料有限公司

咨询热线:15690471598

橡塑地板厂家,沧州塑料地板,同质透心地板厂家,乒乓球地胶厂家,篮球地胶厂家,羽毛球地胶厂家_沧州耐美雅新型建筑材料有限公司
当前位置:返回首页 > 新闻动态 > 公司动态 >

塑胶地板硫化机PLC控制系统设计

耐美雅新型建筑
11-18
2019
新闻详情

    随着工业的发展, PLC 已经逐渐取代了继电控制系统。塑胶地板硫化机中电机起停相当频繁, 大约每分钟启动3~4 次。很容易导致控制电机的接触器触点熔焊。基于此原因, 本方案为广东一个专门生产塑胶地板出口的企业进行硫化机技术改造, 把原来的继电控制系统改造为PLC 控制系统。

1 系统要求

1.1 塑胶地板主要制作工艺

    将塑料块粉碎成细末→将塑料末与石粉按的比例混合并均匀搅拌→将混合好的粉末放上模具进行次压制→压制成块状的塑料块卸下冷却(大小因模具而定) →将压制好的半成品铺上所需花纹、木纹等花纹纸进行压制→将铺好花纹的半成品进行次压制→压制完成卸下冷却→经清洗、上普通漆、阻燃漆处理(由专门生产线完成) →根据所需尺寸裁剪成小块→倒角、去毛边处理→打包装箱。

    整个生产过程中次压制工艺时间较长, 且要求机器提供较稳定的压力和较稳定的温度, 因此, 制造硫化机的放在次压制工艺上。

1.2 控制要求

    制作工艺控制要求如下:

    1) 整个制作工艺要求能实现三段压力控制且连续, 控制压力分辨率为0.1Mpa, 波动压力范围±0.3Mpa 且波动范围能在0.1~ 0.3 之间设定(如: 段: 8Mpa, 25Min; 段: 15Mpa, 45Min; 第三段: 18Mpa, 12Min);

    2) 三段压力控制时间可在0~ 99Min99S 之间随时设定, 且设定完成后立即生效;

    3) 各压力设定参数, 时间参数均在触摸屏完成, 且要具备掉电记忆;

    4) 能实时显示机台工作阶段, 各工序完成后能发出声光指示信号, 机台并自动下降;

    5) 加热温度能在温度控制器上自由设定。

1.3 机台工作流程

    装料完成后根据加工工艺设定各项参数进入如图1 所示的流程工作。

    图1 机台工作流程图

    对成压板加热硫化过程为压力闭环控制。完成段压力工艺后直接加压到段压力工艺, 接着是第三段压力工艺, 在整个保压过程中蒸汽加热亦同时进行。只是温度调控环节使用温度控制器完成。温度控制器只为PLC 提供一个开关信号使PLC 能控制蒸汽进入阀的打开及关闭。

    在加工接近结束时机台实现自动卸压工作。为了让液控单向阀能顺利打开, 所以当压力≤1Mpa 时,补压电机启动, 液控单向阀控制阀打开, 主缸靠自身重量下行直到下限位开关动作即停止。下行过程中三色指示灯闪烁指示并发出声音信息, 整个加工过程完成。

    整个加工过程中压力控制和温度控制是彼此独立的, 温度控制部分靠温度控制器完成即可以不依赖PLC。整个过程以时间贯穿主体,即加工时间到达则可认为加工完成。

2 PLC 控制系统的设计

    根据以上的要求, 本方案进行了PLC 控制系统的设计。

2.1 整机设计

    该机器分左右两侧两部分且左右对称。左右两侧的油缸直径约600mm (根据工作压力而定) 活塞行程约900mm。左右两缸的工作方式相同, 但左右两侧油缸不能同时补压。处于两油缸中间的是油箱, 快速油泵电机、补压油泵电机、油路集成体、控制箱安装在油箱上。

    油缸和油箱均处于地基下, 地基约1.2m。承压板、控制箱是处于水平地面上约500mm 处。

    机器的工作主体分右侧和左侧。主要由液压缸和承压板组成。液压缸主要提供压制压力(压力要求较稳定), 承压板用于盛放需压制的产品, 承压板中间装有循环管承压板侧, 循环管承压板侧有一个高压蒸汽进入口和一个为排除口。循环管承压板除了需加入循环管外加冷却水同时也须经循环管内冷却。其中左侧工作主体的机台顶部为高压蒸汽进入阀和冷却水进入阀。

    控制箱内主要由熔断器、PLC 及A/D 转换模块、控制继电器、交流接触器、热过载继电器、晶体管驱动板、开关电源组成。

    左侧地基边缘处为排气阀、排水阀、疏水阀。

    整机功能控制、各项参数设置及各动作操作。控制箱可实现左右两缸的手动调整和自动控制两种工作方式, 通过操作面板上的选择开关选择。

    油箱即整机液压油存储及循环场所, 为了散热需要, 所以体积应该选择大一些。本方案选择体积大于1m3。

2.2 PLC 控制系统流程图设计

    根据系统的要求, 我们设计出了PLC 控制系统的流程图如图2 所示。

    图2 塑胶地板硫化机PLC 控制系统流程图

2.3 整机调试与改进

    以PLC 为核心的控制系统设计、安装和程序编写调试完成后,机器的功能亦能实现, 但机器的油缸压力控制欠。由于厂家为降低成本要求使用开关阀控制, 因此要到达压力控制相当困难。如果使用比例阀则容易实现压力控制, 但成本则有所提高, 电气控制稍微复杂些。为了维持成本不变或稍微提高的情况下(提高的成本要低于比例阀3 倍以下) 同时还要实现较为的压力控制。在调试过程中本方案进行了相应改进如下:

2.3.1 对补压电机的改进

    对补压电机的要求是当出现需要补压动作时能及时将压力补上。如果把设定压力定n, 主缸实际压力为m。当补压后压力出现m>(n+0.3) 即实际压力大于设定压力上限, 此时应当进行卸压。当卸压阀动作后出现m< (n-0.3) 这样实际压力低于设定压力下限, 此时应该补压。如此反反复复, 接触器频繁动作, 电机频繁启动。

    在调试的过程中发现补压电机转速是影响压力控制精度的关键因素。如果补压电机速度慢, 则油泵排量低, 补压慢, PLC 检测时间长, 则精度高。反之则精度低。刚开始补压油泵采用7.5KW 4 极电机,电机转速高油泵流量大。补压时很难控制流量, 改用6 极电机后, 转速降低流量亦变低, 补压速度变慢,压力控制精度明显提高。

2.3.2 对液压系统进行改进

    调试过程中出现卸压速度过快的现象是因为卸压阀流量较大的原因造成的。采用比例流量阀控制成本会变高, 因此不考虑使用。此时我们采用了以下几种方法控制卸压速度。

    1) 卸压回路加装节流阀; 加装节流阀可以手动调节卸压速度, 具有较大的灵活性, 卸压速度可根据实际情况调整。

    2) 加装阻尼板; 即制作一块垫板加装在卸压阀下, 在垫板上另打一个比阀体上通孔小的通孔以此当节流用, 这种做法成本低。但卸压速度不可调, 灵活性不高。

    3) 在液压控制部分设计成回程卸压和工作卸压两部分, 两部分独立工作。即工作时的卸压使用慢卸压, 则能很好控制压力。工作完成后使用快卸压, 这样就不会影响整体的工作效率了。

    以上和种方法对卸压的速度能起到很好的控制作用, 但同时也直接影响工作完成后卸压的时间, 这样对整体工作效率还是产生了影响。在这种情况下可以考虑采用第三方法。

2.3.3 对补压控制方法改进

    为维持相对稳定的压力, 系统要求补压速度较快, 因此电机难免会频繁启动, 并且电机为带负载启动。这就很容易造成电机损坏, 亦影响了电网使电网电压经常波动。

    由于电机从启动到稳定运行需要的时间。可以考虑在编写程序时编写成电机启动且稳定运行后补压电磁阀才开始动作, 即电磁阀动作不跟控制接触器同步动作。这样既可以减轻电机启动时的负载,也可以降低选择接触器的容量。当然这样情况要看液压系统的设计, 当液压系统设计成带负载启动时则接触器的容量就要选择大一些即至少为额定电流的5 倍。

2.3.4 对补压电机保护器件的选择

    一般情况会选择热过载继电器保护电机, 但在这样的场合就不适用了。因为电机频繁启动, 所以我们不能忽略接触器触头熔焊问题。万一出现触头熔焊即补压完成后PLC 仍控制接触器断开, 但此时由于电机缺相, 虽然热过载能发出过载信号但也是无济于事。因此, 电机保护部分宜采用电动机热磁断路器及辅助触点取代热过载继电器作为电动机的保护器件。

3 结束语

    该企业的塑胶地板硫化机控制系统经过本方案改造后应用了约一年, 系统中的控制电机接触器触点到目前为止没有发生熔焊现象, 压力控制度满足要求。同时, 此方案也可以为其他硫化机的控制系统设计提供相应思路。