輥道式自動V法造型圈電氣自動化控制

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摘要：設備的自動化控制不僅可以把勞動者從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且可以提高勞動生產(chǎn)率。我公司承接的國內知名上市公司輥道式全自動V法生產(chǎn)線項目，該項目生產(chǎn)低碳合金鋼履帶板。控制系統(tǒng)是機械設備的核心，全線采用西門子S7-1500PLC通過PROFINET通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)總控，滿足造型圈的速度、負壓、位置的快速調節(jié)和控制要求。該造型圈自動化程度高，工藝流程先進，運行平穩(wěn)可靠，提高了生產(chǎn)效率和質量，降低生產(chǎn)、管理和制造成本。

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

1控制系統(tǒng)要求

控制系統(tǒng)要求上位機（PC）采用工業(yè)控制計算機；配置診斷監(jiān)控軟件、編程軟件，要求具有故障診斷（電氣、機械、液壓），實時報警顯示、存貯、打印功能、動態(tài)顯示造型線及單機動作流程（工作狀態(tài)）功能。檢測顯示生產(chǎn)信息、維修、管理數(shù)據(jù)等功能，調整設置工藝參數(shù)、PLC內部參數(shù)（如砂箱加砂時間、振實時間等）、編輯PLC程序功能；中央控制器采用西門子S7-1500新型可編程序控制器（PLC）。自動造型圈涉及到的關鍵節(jié)點，造型圈中的轉運輥道、移動真空梁行走實現(xiàn)同步和可調節(jié)性；移動真空梁和固定梁的真空閥實現(xiàn)移位和自動對接的準確。

2控制系統(tǒng)構成

本設備采用驅動變頻器（西門子G120C-PN）、力士樂比例閥、位移傳感器、壓力傳感器+現(xiàn)場HIM(西門子TP1200Comfort)+PLC（西門子S7-15001515-2PN）+中央上位控制室(西門子WINCC)+工業(yè)物聯(lián)智控遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式，如圖1所示。在現(xiàn)場HIM可啟停設備，設定工藝參數(shù)，顯示控制參數(shù)、動態(tài)流程圖、設備運行狀態(tài)、運行實時數(shù)據(jù)和故障報警信息（如圖2所示）等。控制參數(shù)可在HIM上設定與顯示，主要參數(shù)的實時數(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。修改關鍵工藝參數(shù)時，需要輸入登錄密碼，防止未授權的人員進入系統(tǒng)，操作或修改數(shù)據(jù)，引起人身和設備事故。系統(tǒng)具有三級管理權限，依次為操作員、工程師和管理員。每個登錄賬號有相應的密碼，如圖3所示?，F(xiàn)場所有的輸入、輸出和模擬量信號均采用ProfinetIO設備，即分布式I/0模塊，ET200SP進行采集（如圖4所示）。同時PLC與傳動變頻器之間采用Profinet通訊，實時交換數(shù)據(jù)?？梢暬疕IM、變頻驅動均采用Profinet總線電纜鏈接，高響應控制，如圖5所示。

3造型線電控系統(tǒng)的特點

PLC采用西門子高級控制器S7-1500系列CPU進行全過程控制，上位機對全線的工作狀態(tài)和異常情況進行實時監(jiān)控。上位機與PLC之間采用Ethernet（以太網(wǎng)）通過TCP/IP協(xié)議通訊，將PLC得到的關鍵數(shù)據(jù)及控制狀態(tài)顯示在上位機屏幕上。中央上位動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、工程報表、數(shù)據(jù)曲線等諸多強大功能于一身，預留MES/以太網(wǎng)/MQTT接口，兼容性強。該軟件可實現(xiàn)升級換代的功能，對以后的維護和保養(yǎng)非常方便。工業(yè)物聯(lián)智控遠程監(jiān)控系統(tǒng)是從下至上推進的開放式的，以企業(yè)為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺。以設備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析來實現(xiàn)設備管理、運維、在線診斷等多維度、多元數(shù)據(jù)的融合應用，提供數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)分析DIY、智能APP組態(tài)開發(fā)和分析服務。

4工藝控制流程

將3套模型分別固定在六個工位的負壓轉運箱上→覆膜器自動覆膜→固定梁真空閥自動對接*→澆口、帽口放置完成和噴涂完畢放行→固定梁和移動梁真空閥自動轉換、對接*→覆膜側移動梁和覆膜、粘帽口、噴涂工位的負壓轉運箱同步移動一個工位→模型車至烘干加砂側→扣空箱機械手自動扣空箱→烘干側移動梁、固定梁和起模負壓小車的真空閥自動轉換、對接*→起模負壓小車和背膜工位的負壓轉運箱同步移動至起模位→烘干側移動梁和烘干、加砂、背膜工位的負壓轉運箱同步移動一下工位→涂料烘干和加砂振實→起模機械手自動起箱→砂型、模型轉運車至覆膜側，這樣一個造型循環(huán)結束。再次重復循環(huán)以上動作組成了自動造型圈（*表示真空閥是根據(jù)移位需要依次開啟和關閉，需要時自動開啟，不需要時自動關閉，節(jié)省真空的使用量）。該設備通過穩(wěn)定、先進、精準的程序實現(xiàn)了整個造型轉運流程中無需人員參與，依靠工程自動化完成了復雜的移位真空對接、同步移位造型工作，提高了生產(chǎn)效率和質量。

5結語

通過介紹輥道式V法自動造型圈的電氣自動化控制系統(tǒng)的要求、配置和特點，從現(xiàn)場Profinet總線、分布式I/O到中央處理器，再從中央處理器到工業(yè)物聯(lián)智控遠程監(jiān)控，為V法自動化造型電氣控制提供了參考和方法。同時減少了人員數(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)效率和質量，為自動化生產(chǎn)提供了借鑒和參考。

參考文獻：

[1]李邵亮.六工位輥道式V法自動造型線生產(chǎn)履帶板[J].中國鑄造裝備與技術，2021（1）：17-19.

[2]謝一華,謝海洋.年產(chǎn)12000t汽車后橋半自動V法鑄造生產(chǎn)線[J].中國鑄造裝備與技術，2010（3）：51-54.

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