輥道式自動(dòng)V法造型圈電氣自動(dòng)化控制

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摘要：設(shè)備的自動(dòng)化控制不僅可以把勞動(dòng)者從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。我公司承接的國(guó)內(nèi)知名上市公司輥道式全自動(dòng)V法生產(chǎn)線項(xiàng)目，該項(xiàng)目生產(chǎn)低碳合金鋼履帶板。控制系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備的核心，全線采用西門(mén)子S7-1500PLC通過(guò)PROFINET通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)總控，滿(mǎn)足造型圈的速度、負(fù)壓、位置的快速調(diào)節(jié)和控制要求。該造型圈自動(dòng)化程度高，工藝流程先進(jìn)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)、管理和制造成本。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)V法生產(chǎn)線;Profinet通訊；自動(dòng)化控制；分布I/O

1控制系統(tǒng)要求

控制系統(tǒng)要求上位機(jī)（PC）采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；配置診斷監(jiān)控軟件、編程軟件，要求具有故障診斷（電氣、機(jī)械、液壓），實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、存貯、打印功能、動(dòng)態(tài)顯示造型線及單機(jī)動(dòng)作流程（工作狀態(tài)）功能。檢測(cè)顯示生產(chǎn)信息、維修、管理數(shù)據(jù)等功能，調(diào)整設(shè)置工藝參數(shù)、PLC內(nèi)部參數(shù)（如砂箱加砂時(shí)間、振實(shí)時(shí)間等）、編輯PLC程序功能；中央控制器采用西門(mén)子S7-1500新型可編程序控制器（PLC）。自動(dòng)造型圈涉及到的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，造型圈中的轉(zhuǎn)運(yùn)輥道、移動(dòng)真空梁行走實(shí)現(xiàn)同步和可調(diào)節(jié)性；移動(dòng)真空梁和固定梁的真空閥實(shí)現(xiàn)移位和自動(dòng)對(duì)接的準(zhǔn)確。

2控制系統(tǒng)構(gòu)成

本設(shè)備采用驅(qū)動(dòng)變頻器（西門(mén)子G120C-PN）、力士樂(lè)比例閥、位移傳感器、壓力傳感器+現(xiàn)場(chǎng)HIM(西門(mén)子TP1200Comfort)+PLC（西門(mén)子S7-15001515-2PN）+中央上位控制室(西門(mén)子WINCC)+工業(yè)物聯(lián)智控遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式，如圖1所示。在現(xiàn)場(chǎng)HIM可啟停設(shè)備，設(shè)定工藝參數(shù)，顯示控制參數(shù)、動(dòng)態(tài)流程圖、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信息（如圖2所示）等。控制參數(shù)可在HIM上設(shè)定與顯示，主要參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)既能在HIM顯示，也能上傳中央上位監(jiān)控系統(tǒng)的記錄和保存。修改關(guān)鍵工藝參數(shù)時(shí)，需要輸入登錄密碼，防止未授權(quán)的人員進(jìn)入系統(tǒng)，操作或修改數(shù)據(jù)，引起人身和設(shè)備事故。系統(tǒng)具有三級(jí)管理權(quán)限，依次為操作員、工程師和管理員。每個(gè)登錄賬號(hào)有相應(yīng)的密碼，如圖3所示。現(xiàn)場(chǎng)所有的輸入、輸出和模擬量信號(hào)均采用ProfinetIO設(shè)備，即分布式I/0模塊，ET200SP進(jìn)行采集（如圖4所示）。同時(shí)PLC與傳動(dòng)變頻器之間采用Profinet通訊，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。可視化HIM、變頻驅(qū)動(dòng)均采用Profinet總線電纜鏈接，高響應(yīng)控制，如圖5所示。

3造型線電控系統(tǒng)的特點(diǎn)

PLC采用西門(mén)子高級(jí)控制器S7-1500系列CPU進(jìn)行全過(guò)程控制，上位機(jī)對(duì)全線的工作狀態(tài)和異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。上位機(jī)與PLC之間采用Ethernet（以太網(wǎng)）通過(guò)TCP/IP協(xié)議通訊，將PLC得到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)及控制狀態(tài)顯示在上位機(jī)屏幕上。中央上位動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件，集動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，預(yù)留MES/以太網(wǎng)/MQTT接口，兼容性強(qiáng)。該軟件可實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代的功能，對(duì)以后的維護(hù)和保養(yǎng)非常方便。工業(yè)物聯(lián)智控遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是從下至上推進(jìn)的開(kāi)放式的，以企業(yè)為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。以設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、運(yùn)維、在線診斷等多維度、多元數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，提供數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)分析DIY、智能APP組態(tài)開(kāi)發(fā)和分析服務(wù)。

4工藝控制流程

將3套模型分別固定在六個(gè)工位的負(fù)壓轉(zhuǎn)運(yùn)箱上→覆膜器自動(dòng)覆膜→固定梁真空閥自動(dòng)對(duì)接*→澆口、帽口放置完成和噴涂完畢放行→固定梁和移動(dòng)梁真空閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換、對(duì)接*→覆膜側(cè)移動(dòng)梁和覆膜、粘帽口、噴涂工位的負(fù)壓轉(zhuǎn)運(yùn)箱同步移動(dòng)一個(gè)工位→模型車(chē)至烘干加砂側(cè)→扣空箱機(jī)械手自動(dòng)扣空箱→烘干側(cè)移動(dòng)梁、固定梁和起模負(fù)壓小車(chē)的真空閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換、對(duì)接*→起模負(fù)壓小車(chē)和背膜工位的負(fù)壓轉(zhuǎn)運(yùn)箱同步移動(dòng)至起模位→烘干側(cè)移動(dòng)梁和烘干、加砂、背膜工位的負(fù)壓轉(zhuǎn)運(yùn)箱同步移動(dòng)一下工位→涂料烘干和加砂振實(shí)→起模機(jī)械手自動(dòng)起箱→砂型、模型轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)至覆膜側(cè)，這樣一個(gè)造型循環(huán)結(jié)束。再次重復(fù)循環(huán)以上動(dòng)作組成了自動(dòng)造型圈（*表示真空閥是根據(jù)移位需要依次開(kāi)啟和關(guān)閉，需要時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，不需要時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，節(jié)省真空的使用量）。該設(shè)備通過(guò)穩(wěn)定、先進(jìn)、精準(zhǔn)的程序?qū)崿F(xiàn)了整個(gè)造型轉(zhuǎn)運(yùn)流程中無(wú)需人員參與，依靠工程自動(dòng)化完成了復(fù)雜的移位真空對(duì)接、同步移位造型工作，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)介紹輥道式V法自動(dòng)造型圈的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求、配置和特點(diǎn)，從現(xiàn)場(chǎng)Profinet總線、分布式I/O到中央處理器，再?gòu)闹醒胩幚砥鞯焦I(yè)物聯(lián)智控遠(yuǎn)程監(jiān)控，為V法自動(dòng)化造型電氣控制提供了參考和方法。同時(shí)減少了人員數(shù)量和生產(chǎn)成本，提高了工作環(huán)境而且可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，為自動(dòng)化生產(chǎn)提供了借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

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作者:張亞輝 李邵亮 徐業(yè)舒 單位:青島恒林工業(yè)集團(tuán)股份有限公司