铁环压脱机控制系统的设计.pdf

第6 l 卷第3 期 20 09 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．3 A u g ． 20 09 铁环压脱机控制系统的设计 王 娟8 ，郑琪6 ，张葳。，高瑜6 西安科技大学a ．基础部b ．电气与控制学院c ．成人教育学院，西安7 10 0 5 4 摘要应用P L c 设计电解铝组装车间铁环压脱机的控制系统。经过长时间工作的运行，设备达到了预定效果。实践证 明，系统设计合理，运行平稳。 关键词冶金技术；铁环压脱机，设计；控制系统；P L c 中图分类号T F 8 2 1 ；T F l l l ．5 2 ；T P 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 l 0 2 l l 2 0 0 9 0 3 一0 1 0 9 一0 2 在电解铝行业中的阳极钢爪是可以循环利用 的，但是在每次工作完后都必须对上次的铁环进行 处理，其中很重要的一个环节就是对附着在阳极钢 爪表面上的磷铁环进行清理。只有清理后才能重复 循环利用。目前国内铝厂基本是采用进口的铁环压 脱设备，价格昂贵，且维修费用非常高，因而研制国 产的铁环压脱机非常必要。 研制的铁环压脱机系统的控制器选用F x 2 N 一 8 0 M R 可编程序控制器 P L c ，它适合于小型设备 的控制，性能可靠，价格也不是很贵，目前已广泛的 应用于工业生产中。将P L c 应用于铁环压脱机控 制系统，可将电子控制和液压能源的优点结合起来， 达到预期的控制效果。 1铁环压脱机组成及工作原理 本系统共有三部分组成，铁环压脱机本体、液压 站和控制台组成。铁环压脱本体是对工作的执行机 构，液压站有两台 一台大功率、另一台小功率 斜 轴式轴向柱塞恒功率变量泵进行供油，该泵特点为 低工作压力输出大流量，高工作压力输出小流量，实 现油缸小负载快速工作，负载大时慢速工作。其中 大功率泵是进行铁环压脱工作和复位。而小的则是 进行滚筒的定位和复位、工位的移动和复位、钳口的 工作和复位。控制台则是对设备进行操作和控制。 该设备是对铁环单个进行压脱的，而目前国内 的铝厂大多才用单阳极四爪，故本设备分为四个工 作位，分别进行压脱，本文以工位一为例，工作顺序 收稿日期2 0 0 7 一0 7 一0 6 作者简介王娟 1 9 7 9 一 ，女，山西保德县人，助理工程师，硕士 主要从事基础实验教学和电气控制方面的教学和研究。 如下 1 钢爪进入工位一 2 左右滚筒定位 3 钳 口加紧 4 压脱工作、复位 5 钳口复位 6 滚筒复 位。工位一工作完成，进人工位二，直到压脱完成。 2控制系统的设计 2 ．1 电机供电电路的设计 图1 为系统供电图。由于系统中压脱需要很大 的压力，所以电机功率较大，大电机选用了3 3 k w ， 工作时电流较大，故选用软启动器来启动电机，由于 软启动器需要电流来判断电路是否过流，故系统加 装了L E M 电流互感器，可以实时地监控系统运行状 况，电机可通过热继电器来对系统进行保护。 大油泵电机小油泵电机 图1电机供电电路图 F i g ．1 M o t o rp o w e rs u p p l y i n gc i r c u i t 2 ．2 控制系统硬件设计 系统采用F x 2 N 一8 0 M R 系列的P L C ，电路图如 图2 所示。用户可以根据自己需要的输入、输出点 数来方便的选择所需型号，系统中选用了4 8 点的数 字量输入和3 2 点输出。 2 ．3 控制程序的设计 1 手动运行的设计。为了便于工艺调试，故 万方数据 1 1 0 有色金属第6 1 卷 障排除，系统设计了手动运行功能。根据工艺流程， 将生产过程划分成2 6 个相对独立的工步，为每个工 步编写独立的手动运行和工步复位程序。这样在调 试过程中，便于对选定工步进行反复运行和试验，同 时还设计了系统复位功能。使系统在需要的时候可 以对所有的执行元件进行复位，使其处于初始状态。 确渊科桐靴翁捌嚣澜㈣辅 I ’●●- ●●- ●- ●_ _ ●- ⋯_ - - _ l ⋯⋯⋯_ 一_ |Fxd噜珏 脯㈣纠；斗删辩l 强} 粼瓣俐I 图2 控制电路的设计 F i g ．2 C o n t r o lc i r c u i td e s i g n 2 自动运行的设计。将手动运行程序根据工 作要求次序串联起来，便可构成生产线自动运行程 序，如果现场配有自动化悬链，这样可以使系统在无 人操作的情况下进行工作，动作顺序如图3 所示。 由于其按一定的顺序工作，所以出现异常的情况下 它不能马上停止，可能会对设备造成损害，所以系统 设置了急停按钮，如果出现异常情况，急停按钮可以 马上停止系统的运行。 由于系统执行元件较多且具有高度关联性，需 协调工作，使系统控制逻辑控制比较复杂。因此在 对自动运行控制流程进行设计时采用模块化策略， 参考文献 此时便可对各功能模块进行独立编程，降低编程难 度。更重要的是，各功能模块可以并行运作，在调试 的过程中可以在线监控程序运行的情况，最大限度 提高了系统工作和调试效率。 图3自动运行顺序流程图 F i g ．3 F l o w s h e e to fa u t o m a t i cr u ns e q u e n c e 3结论 经过长时间工作的运行，该系统很好地协调了 各工位的运行，液压系统以及电机得到了较好结合， 设备达到了预定效果。能很好的清除附着在钢爪表 面的铁环，并在工业现场进行了连续长时间的工作 运行。实践证明，所开发的以可编程控制器为核心 的铁环压脱机控制系统，具有很高的可靠性，便于操 作以及系统的调试、维护。 [ 1 ] 王永华．现代电气及可编程控制技术[ M ] ．北京北京航空航天大学出版社，2 0 0 3 [ 2 ] 卫国爱．基于P L c 的液压调平升降控制系统[ J ] ．液压与气动，2 0 0 4 ， 5 1 1 一1 3 D e s i g no nT h i m b l eS t r i p p e rM a c h i n e 鸯C o n t r o U i n gS y s t e m W ，A ⅣG ．，u o n 8 ，Z 日E ⅣGQ i “，z H A ⅣG 彤e i 。，G A Oy u 6 o ．D E P Ⅱ“m e 凡fo ，B Ⅱ5 i c ，6 ．D 哆P Ⅱ几m e 凡￡可A M t o m n f i o 儿，c ．C o f e g e 可c o 凡￡抽Ⅱi n gE d M c Ⅱt i o n ， ．x ；’。nu n i 秽e r 丐妇 ，Q ，’J s c i e n c e 丁0 c 危总o f o g y ，x i ’Ⅱn7 1 0 0 5 4 ，C i 凡Ⅱ A b s t r a c t T h ec o n t r 0 1s y s t e mo ft h i m b l e s t r i p p e r m a c h i n ei ne l e c t r o l y s i sa l u m i n u ma n o d e a s s e m b l i n gw o r k s h o p i s d e s i g n e dw i t ha p p l i c a t i o no fP L C ．T h ed e s i g nt a r g e t so ft h ec o n t r o ls y s t e ma r ea c h i e v e dd u r i n gal o n gt i m em n n i n g ． T h ed e s i g n e dc o n t r o ls y s t e mi sf i tt ot h ep r o c e s s ，a n di tm n ss t e a d i l y ． K e y w o r d s m e t a U u r g i c a lt e c h n o l o g y ；t h i m b l es t r i p p e rm a c h i n e ；d e s i g n ；c o n t r o ls y s t e m ；P L C 万方数据