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    河北快3:热处理线抛丸机PLC控制系统的设计与应用

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    摘 要: 南钢中厚板卷厂抛丸机作为机电一体化产品由德国迪砂公司引进,为该厂正火-回火热处理生产线的重要配套设备。本文结合工艺流程介绍了抛丸机具体设备,并对系统软硬件结构进行了详细描述,针对现场实际问题给出了具体解决方案。

      关键词: 抛丸机; 抛丸流程; 星-三角; 安全联锁; 测厚仪; 传输系统
      中图分类号: TP273 文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)09-0048-02
      引言
      利用抛丸技术清理零件表面氧化皮及锈蚀是一种较为先进的表面清理方法,它具有一次性投资少, 成本低, 无污染, 效率高和质量可靠等特点[1]。我厂的抛丸机主要用来对钢板进行入热处理炉前的表面处理和检查,以防氧化铁皮带入炉内造成炉底辊结瘤,划伤钢板表面。
      1工艺总体简介
      1.1设备描述
      抛丸机组主要包括抛丸机辊道及本体焊接结构、丸料筛选装置、若干个丸料分配与输送装置、8台上下布置与水平线成45°的抛丸器、可升/降的丸料收集刮板和清扫毛刷、斗式提升机、气动给料阀门控制机构,以及丸料的净化及除尘设备等。抛丸机设备如图1所示。
      1.2工艺流程
      总体来说,抛丸机的工艺流程主要分为3大部分:
      启动—>抛丸—>?;?br />   在开机前需确认以下几点:
      1.抛头盖关上;2.料斗内丸料充足;3.急停按钮关闭;4.维修门关闭并锁上;5.压缩空气连接良好。
      启动设备可自/手动,顺序如下:
      先启动除尘设备,而后是斗提机及筛选装置,接着由下至上依次启动各个螺旋输送器,较后是吹扫风机。完成后丸料循环系统开始运行,可以进钢板了。?;彼承蛴胫喾?。
      抛丸时在手动模式下,辊道传送与抛头开闭,及提升装置的位置需人工设定。其余同自动模式。工艺流程如图2所示。
      在自动生产模式下,钢板沿图中方向以设定好的速度穿过整个抛丸机组;在入口处装有测厚仪记录钢板实时厚度,在钢板到达抛头区域时,程序控制给料气动阀打开,丸料即由抛丸器的叶片带动以极高的速度打向钢板,给其表面进行抛光。钢板经过抛丸区后继续前进,刮板和清扫装置根据先前记录的实时厚度,提升到相应位置对钢板进行清扫,较后将其送出抛丸机。
      抛丸后的丸料及杂物,靠自重落入下部的丸糟中,通过螺旋输送器送到丸料提升机的地坑里,丸料经提升机皮带上的刮斗提升到机组上方,再输送到筛选装置将大的氧化铁皮及其杂物筛选出来,丸料及粉尘从筛子上落下,此处由于抽风机的作用,将丸料中的碎丸粒子粉尘随风带走,正常丸料又回到丸料分配仓内继续循环使用。
      2 控制系统设计与具体解决方案
      2.1硬件组态
      抛丸机的电气控制系统由1套S7-300PLC及远程I/O、MP277操作面板、PC上位机,1台西门子变频器及相应的强电控制回路组成。PLC采用STEP7 V5.3软件进行编程, 上位机和操作面板分别采用Wincc6.2和Winccflexible2004进行人机界面编程。PLC控制柜在操作室旁,操作面板、变频器及远程I/O则在现场。系统组态如图3所示:
      PLC采用CPU314作为中央处理单元,电源??椴捎肞S3075A电源, I/O??槲?块SM321-1BL数字输入??楹?块SM322-1BL数字输出???,CPU除处理器外附加1块24位数字输入/12位输出??楹?块模拟量5路输入/2路输出???。
      2.2抛丸机电机控制设计
      抛丸器电机为8台AC37kW电机,采用继电器控制回路,启动方式为星-三角,启动信号由程序给出。抛头在工作时长期开启,保证砂料供应。其它如提升机电机、分离器电机、螺旋输送器电机的控制为直接启动控制,由于这些电机停止都会造成砂料堵塞,所以在电机转轴上都设立一个接近开关检测电机是否正常运转,一旦检测到停转则将整个抛丸机系统停止,?;ど璞覆皇芩鸹礫2]。
      2.3系统安全联锁设计
      在PLC控制柜中,有2个专用于急??刂频募痰缙饔美幢;と松砗蜕璞傅陌踩?。安全控制回路所有信号都由硬线串联,回路中主要接入了现场和操作台的急停按钮和安全门信号。安全门分为检修安全门和控制防护门,检修安全门位于抛丸室本体两侧,检修安全门上侧限位开关在工作中必须关闭到位;控制防护门为抛头电机端盖,在此处同样装有限位开关以检测是否关闭防止铁沙砾飞溅伤人。一旦这些信号消失,安全回路将立即切断PLC控制电压,并发出报警。
      2.4测厚装置与钢板传输系统设计
      在钢板入口处装有对射式扫描测厚装置,原理如下图:
      如图,该装置其实是一种特殊的光电传感仪器,发送端发射数道平行光线至接收端,钢板在经过光栅时,会挡住一部分光线,信号经处理器光电转换后送入PLC作为开关量输入;若厚度不同,则输入也不同,程序对输入状态字编码后即为实际厚度。
      本项目的钢板传输系统非常有特色,系统将工作区域平行分为一个个间隔(从图2可见),在抛丸机辊道上安装有编码计数器;每转1/5周计数器就会发出一个脉冲信号,画面跟踪前移一格,因此根据辊径计算得出每个间隔距离为138mm。在程序中设有两个寄存器,分别为高度寄存器和位移寄存器,每当跟踪前移一格,程序就向高度寄存器和位移寄存器中同时写入数据,工作流程如下图:
      由上图可见,通过辊道计数器,跟踪模型有机地将钢板的厚度和位移结合起来,将一块完整的钢板看作为一块块厚度不同的局部组合,较大程度地模拟了真实工况,提高了操作精度(跟踪只在向前转时有效)。此外在抛丸后用刮板和清扫装置清除钢板表面丸料时,还可根据厚度的变化来动态调整装置高度,不但可以获得更好的抛丸质量,而且也起到了?;ど璞傅淖饔?。
      3 结语
      抛丸机自投入运行以来,该系统电气系统设计合理,PLC系统运行稳定,安全可靠,故障率低;减轻了工人劳动强度,提高了生产效率,保障了热处理线的连续生产,具有广阔的推广应用前景。
      参考文献:
      [1] 卢永平.抛丸工艺及其管理. 汽车工艺与材料,2008,8(9);25-28.
      [2] 徐双文,魏世川.自动控制技术在抛丸机中的应用.一重技术,2006,5(2);49-50.
      [3] 陆伟斐,王全先.西门子S7300PLC在火车轮抛丸机控制系统中的应用[J].机电工程,2008,25(8);102-104.

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