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27

Feb

2012

非标专业机械自动化改造 自动化流水线改造

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本公司具有专业设备及控制系统的设计、制造、安装、调试和服务于一体的成套工程能力,我们具有设备维修改造整体解决方案的能力。可以自主研发生产多种非标专用机械以及为客户提供生产线设备及专机设备的升级改造、系统集成自动化配套设备、及自动化管理等一体化服务。

设备生产维修改造服务范围:

1、根据客户要求,配合客户设计的机械设计出相配套的自动化控制系统;
2、根据工艺特点和生产要求,在原有生产线或设备的基础上,对部分设备性能或者部分生产线的性能进行优化升级改造,提交完善的解决方案。
3、根据客户要求,设计研发各种自动化生产线设备、专用生产线(特种工艺)的非标设备、自动控制系统。
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Mon

27

Feb

2012

单片机在旧铣床改造中的应用

1 概述

 

90年代初,我国机械加工行业实现机电一体化对旧式机床进行了不同程度的改造。我们在参与此项工作时,仔细分析了工厂的实际情况,本着勤俭节约、降低改造成本的原则,采用数字控制系统作为步进电机的主要控制装置,对加工鞋底花纹的铣床进行了改造,从而缩短了机械加工周期,提高了加工精度和生产效率。控制系统见图1。系统的CAM工作主要是通过单片机控制完成的,单片机按照输入的加工程序进行插补等各种运算产生进给量,由软硬件相结合的技术实现脉冲分配,输出一系列脉冲信号,经过功放驱动步进电机工作,实现了刀具按照规定曲线轨迹运动的加工。

图1 微机开环控制系统框图

2 系统设计

  1. 单片机工作原理
    步进电机具有输出力矩较大、驱动简单、控制精度高、轻易与数字电路接口等优点,在改造过程中,我们采用功能价格比合理的单片微处理机系统?PS,构成直接输出步进电机所需驱动信号。X向、Y向、Z向步进电机通过单片?PS程序分别从扩展的I/O接口电路中获得驱动脉冲信号(fxfyfz)、正反转选择信号(Sx、Sy、Sz)、置零信号(Se)以及联动信号(Sxy、Sxz、Syz),用于驱动机械传动(滚珠丝杠)转变为直线位移,进行位置和速度控制。因为步进电机运转的步数是由驱动脉冲的个数决定的。所以根据这一工作原理只要不断改变绕组的通电状态,步进电机就会按规定方向运转。当确定单片机晶振时,脉冲信号的最高频率也就确定了。设计单片机程序将步进电机绕组的各种不同通电方式按照二进制编码列表编程(见下表),执行不同次数的查表语句,输出脉冲的频率亦随之变化。图2是X方向脉冲分配子程序框图。

图2 X向脉冲分配子程序框图

 

脉冲分配表
地址 代码值 通电顺序(A、B、C)
TAB 1 0BH 100
TAB 2 09H 110
TAB 3 0DH 010
TAB 4 0CH 011
TAB 5 0EH 001
TAB 6 0AH 101
注:1——通电 0——断电

 

  • 铣床加工与控制软件
改造后的铣床可用手控操纵,也可通过计算机编程自动控制。从硬件上配以步进电机为执行元件;从软件上开发计算机CAD/CAM程序,使之成为加工的控制器。鞋底花纹加工的软件参数主要是根据工艺要求和轻工业部部颁标准编程,由系统PC机(上位机)计算后,通讯给单片机(下位机)执行控制步进电机完成的。
设计的CAD软件具有对胶鞋大底的底样进行样条曲线拟合、边框设计和求任意平面曲线交点的功能;具有鞋底放样、花纹图案设计、拼合设计和系列化设计的功能;具有图形变换、映射成对设计的功能;具有计算显示加工刀具运动轨迹的功能;具有数据处理并将刀具轨迹直接传输给I/O接口进行加工的功能。实施加工时考虑到系统设计为开环控制,其精度较闭环系统差的问题,采用交互式输入工艺参数、工件加工设置绝对零点、确定加工工艺路线、消除舍入误差的累积效应和间隙补偿等方法来解决。其中交互式输入工艺参数的方法是对加工花纹深度不同,便于提示操作者而采用的一种便利方法;设置绝对零点的方法是因为开环控制没有可靠的绝对零点,花纹板数据量大,加工时间较长,于是就在模板上钻一个锥孔作为对刀点(图3),编程加工时总以该点为加工起点,自动给出由该点到实际加工起点的空行程指令,这样在加工过程中出现意外情况时,有恢复加工的能力。加工工艺路线是由几何模型数据库决定的,是为提高加工效率,希望刀具空行程路线尽量短、尽量减少曲线加工过程的反向间隙而采用的方法。消除舍入误差的累积效应和间隙补偿的方法在开环控制系统中是必不可少的。因为加工指令都是用相对坐标编程的,每条指令都需对不是一个脉冲当量的部分进行舍入取整,不可避免地会有舍入误差出现,在加工时若舍入误差累积量增大,将会严重地影响鞋底花纹的加工质量。选择使用绝对坐标处理数据,编程时在曲线间记录上一条曲线的终点到对刀点实际走的脉冲个数,本条曲线的起点到对刀点应该走的脉冲个数,以此两者之差作为曲线间的空行程数。这样从数值上就能保证到各条曲线起点处所发出的脉冲数是准确的,从而把舍入误差限制在一条曲线内。对传动间隙的补偿主要是判定加工行程方向,当某一个坐标轴接受了反向指令时,该坐标轴在进行脉冲分配控制前,调用间隙补偿子程序,发出一定数量的间隙补偿进给脉冲,使工作台自动越过传动间隙,然后再按指令脉冲移动,就消除了传动间隙误差。

图3 两维鞋底外廓曲线图

  1. 在处理意外事故如忽然停电、断刀等,要注重暂停位置不是事故发生的位置,确定事故发生在哪一条指令内是很重要的。记录对刀点,换刀后重新对点,指定指令序号重新传输数据,设计软件可以自动跳过指定条件以前的指令,不必保存刀具位置的当前信息,快速释放部分存储空间,此方法对处理意外事故行之有效。
  2. 主要技术指标
  3. 旧设备技术改造后,主要技术指标为:
  4. 步进电机脉冲当量为0.01。
  5. X、Y、Z轴最大行程为5000mm×3500mm×600mm。
  6. 加工圆弧时答应的最大半径为2800mm。
  7. 刀点切向运动速度V≈(7/9)V。该速度分为30级,0级为最低是9.20mm/min,29级为最高级是200.00mm/min,级差约为6.00mm/min(其中圆弧加工答应最高速度为20级,直线加工答应最高速度为29级。快速定位只能沿坐标轴方向运动,其运动速度不受级别限制,直接可达到320.00mm/min)。
  8. 单片?PS中memory一次最多能容纳用户程序约9000个ASC Ⅱ码。
  9. 实际加工曲线和理论曲线在法向上的最大误差小于0.4个脉冲当量。
  10. 加工斜线可以三坐标轴联动、两坐标轴联动,加工圆弧是X、Y方向两坐标轴联动。

3 抗干扰设计

为了保证加工质量,考虑到工业现场的环境、干扰因素等情况,在设计和调试过程中,对?PS控制系统采用软硬件相辅相成的方法进行防干扰设计,主要采用下面四种方法:
  1. 采用高抗干扰性电源。二次变配电进入机加工车间时,已经过一些有效地抑制电网中尖端干扰的电路。选用低功能、工作电压范围宽、高抗扰性能的开关电源为计算机的电源,就能保证供电电源的质量。
  2. 采用“全浮空”技术。在?PS的I/O接口与功放电路之间采用光电隔离技术,使其地线独立,以抑制干扰信号的产生和传导。
  3. 采用“独立通道”技术。“浮空”技术虽可有效地抑制共模干扰,但对消除工业现场四周的电磁干扰能力不够,在硬件上采用屏蔽、滤波、消抖等方法和软件上采用分级治理控制的方式,可以有效地抑制这种干扰。
  4. 采用“模块化”设计方法。编制软件以模块化设计方法为主,辅以中断、冗余、数据滤波、防程序跑飞、数据打包等防干扰手段,从而进一步提高了改造系统的可靠性。

4 结束语

对旧铣床改造的实践表明:整机加工性能稳定可靠、抗干扰能力强、便于和故障处理。生产效率比原来提高了70%。
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Mon

27

Feb

2012

FANUC 系统参数在机床维护中的应用

FANUC系统有丰富的机床参数,为数控车床的安装调试及日常维护带来了方便条件。根据多年的实践,对常用的机床参数在维修中的应用做一介绍。
    1. 手摇脉冲发生器损坏。一台FANUC 0TD数控车床,手摇脉冲发生器出现故障,使对刀不能进行微调,需要更换或修理故障件。当时没有合适的备件,可以先将参数900#3置“0”,暂时将手摇脉冲发生器不用,改为用点动按钮单脉冲发生器操作来进行刀具微调工作。等手摇脉冲发生器修好后再将该参数置“1”。
    2. 当机床开机后返回参考点时出现超行程报警。上述机床返回参考点过程中,出现510或多或少11超程报警,处理方法有两种:  
   (1)若X轴在返回参考点过程中,出现510或是511超程报警,可将参数0700LT1X1数值改为+99999999(或将0704LT1X2数值修改为-99999999)后,再一次返回参考点。若没有问题,则将参数0700或0704数值改为原来数值。
   (2)同时按P和CAN键后开机,即可消除超程报警。
    3. 一台FANUC 0i数控车床,开机后不久出现ALM701报警。从维修说明书解释内容为控制部上的风扇过热,打开机床电气柜,检查风扇电机不动作,检查风扇电源正常,可判定风扇损坏,因一时购买不到同类型风扇,即先将参数PRM8901#0改为“1”先释放ALM701报警,然后在强制冷风冷却,待风扇购到后,再将PRM8901改为“0”。
    4. 一台FANUC  0M数控系统加工中心,主轴在换刀过程中,当主轴与换刀臂接触的一瞬间,发生接触碰撞异响故障。分析故障原因是因为主轴定位不准,造成主轴头与换刀臂吻合不好,无疑会引起机械撞击声,两处均有明显的撞伤痕迹。经查,换刀臂与主轴头均无机械松动,且换刀臂定位动作准确,故采用修改N6577参数值解决,即将原数据1525改为1524后,故障排除。
    5. 密级型参数0900~0939维修法。按FANUC 0MC操作说明书的方法进行参数传输时,密级型参数0900~0939必须用MDI方式输入很不方便。现介绍一种可以传输包含密级型参数0900~0939在内的传输方法,步骤如下:
   (1) 将方式设定在EDIT位置;
   (2) 将PARAM键,选择显示参数的画面;
   (3) 将外部接收设备设定在STAND BY(准备)状态;
   (4) 先按EOB键不放开,再按OUTPUT键即将全部参数输出。
    6. 一台FANUC  0MC立式加工中心,由于绝对位置编码电池失效,导致X、Y、Z丢失参考点,必须重新设置参考点。
   (1) 将PWE“0”改为“1”,更改参数NO.76.1=1,NO.22改为00000000,此时CRT显示“300”报警即X、Y、Z轴必须手动返回参考点。
   (2) 关机再开机,利用手轮将X、Y移至参考点位置,改变参数NO.22为 00000011,则表示X、Y已建立了参考点。
   (3) 将Z轴移至参考点附近,在主轴上安装一刀柄,然后手动机械手臂,使其完全夹紧刀柄。此时将参数NO.22改为00000111,即Z轴建立参考点。将NO76.1设“00”,PWE设为0。
   (4) 关机再开机,用G28 X0,Y0,Z0核对机械参考点。
    7. 由机床参数引起的无报警故障。一台FANUC 18i—W慢走丝,开机后CRT显示X、Y、Z、U、V坐标轴位置显示不准确,即原正常显示小数点后三位数字,而且前显示小数点后四位数字,且CRT没有报警信息。首先应该怀疑是参数变化引起上述故障。检查参数发现NO.0000#2INI发生变化,原正常显示“0”(表示公制输入),而有故障时显示“1”(英制输入),将该参数改为“0”后,数字显示正常。

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Mon

27

Feb

2012

学术·瓦楞纸生产线节能、高效的改造案例分析

  制造行业的繁荣昌盛也带来了包装行业的日渐兴旺。在这个竞争激烈的行业里,如何提高产品质量、节约生产成本、提高生产产量成为致胜的关键。因此它要求包装机械必须从高能耗、高浪费、低产出这个瓶颈中解脱出来,不断的技术革新才能更好的适应市场需求,为社会带来更大的效益。

        当前,很多生产厂商所使用的生产线都存在着高能耗这一问题,无形中增加了生产成本。所以,高效、节能、省电成为包装机械发展的方向。

        变频改造

       
传统的一条生产线的平均装机容量为250kva,如果采用新的变频技术,同样的一条生产线,如晋江群英1.8m生产线,装机配置为A楞55kw,B楞为55kw,烘道为75kw,切刀为55kw,总体配置容量为250kva,但实际用电量还不到100kva,这样就比以前节省50%—60%的电量;深圳多华行纸品厂于2002年通过设备改造,将楞机及热板部的VS调速马达全部换为变频马达、变频器调速以后,平均每月为企业节省5万—6万度电能。通常我们对每一条生产线做节能改造,就主要针对原有设备上大的能耗设备如VS调速马达做改进。调速马达控制速度的方式为能耗制动,所以电能大部分都在设备运转中浪费掉了,而且其马达与马达之间的同步方式为比例同步,所以我们很难将其速度控制得很精确。例如上胶机与烘干机的同步,一般都不用这种方式,采用链轮同步。而变频器采用频率调节方式改变速度的快慢,同时其对环境及外界电网有极好的适应性,操作容易,维护简单。它的同步可以采用多种方式,控制速度稳定、精确,加速减速可以任意调节。

        电脑横纵切设备改造

        国内的生产线中,很多纵切和横切设备都还保留着手动调节的方式。随着目前纸板行业产品的多元化,大批量单一的订单已不多见,生产中都会遇到多品种、多规格的订单,因此我们在生产中要经常换单、换尺寸、换规格。在这种情况下,手动换单调尺寸已经不能适应当前生产的需求。如纵切分纸压线机,其手动换单时间通常需要2min~5min,效率十分低下,而且,机械分压机一般都配置双刀刃切割,修边之后纸板的两边都压扁变形,影响纸板的美观。如果将这种传统的纵切分压机更换为电脑薄刀分纸修边设备,用电脑换单的时间只需3s~10s。如果增加两台还可以实现不间断换单,完全做到换单不停机、不减速。由于机械结构与电脑薄刀修边机机械结构不同,对纵切机的改进一般需整台更换。

        生产线的最后一道加工环节为横切加工。因此横切刀也是一个至关重要的设备。传统的机械横切刀存在几个弊端严重影响我们的生产速度。其一,生产过程中换单损耗太大,平均换一笔单需要浪费7张—10张纸板;其二,生产过程中,切纸精度不高,切纸误差很大,一般机械刀的切纸误差为± 5mm左右;其三,机械刀因机械结构的限制,不能适应目前高速生产的车速要求。如果我们将机械刀直接改为电脑控制,切纸精度就可以提高到±1mm左右,而且实现换单不需要停机,不存在换单造成原纸的浪费。

        目前我们对机械刀的改进可以直接在原有的机械结构上进行改造。传统的机械横切刀传动结构为传动轴,变速齿轮箱。其长度的变换依靠变速齿轮箱来调节。我们将机械刀改为电脑横切刀时,会将变速齿轮箱拆掉,将传动轴改为马达,将变速齿轮箱改为齿轮直接传动。这样机械横切刀就能解脱机械因素的束缚,高效、高速地适应生产的需求。目前国内生产线中使用的电脑横切刀的客户已经很多,但电脑横切刀的控制还大部分是采用传统的SC日可控硅驱动直流马达的控制方式。这种控制方式虽然稳定性、切纸精度都很高,但是还是存在电能损耗过大的缺点。

        目前横切刀电脑控制系统已经发展到第四代,使用伺服控制技术。这种控制技术分为AC伺服驱动与DC伺服驱动两种方式。一般PWM-DC伺服控制系统采用IGBT模块驱动方式,其生产车速较SCR系统平均车速提高10%,电能可节省80%。如深圳协利纸品厂,通过原来的SCR控制系统千口目前改造后的PWM-DC伺服控制系统的耗电量做比较,其平均每小时节电达30度。

        科技是第一生产力,我们要利用科学技术,充分发挥设备的作用,提高生产效率,促进纸箱包装行业的兴旺发达。

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Mon

27

Feb

2012

印刷开槽机改造实例

印刷开槽机的制造在我国起步较晚。目前一些制造厂商在设备的外观上做得非常漂亮,部分关键的部位也吸取了一些国外的先进之处,但受基础工业和组装水平的限制,往往是顾此失彼,难免疏漏和遗憾。较多的使用者,尤其是使用过进口机的操作者普遍反应国产机性能较差。其实只要所购国产机的主体结构没有太大的缺陷,通过对设备的部分改造,设备的性能还是可以有一个很大的提高,使用起来,也会相对得心应手一些。

  其生产效率可以和进口机接近甚至相等。这里就结合天津华明纸箱厂改造国产设备比较成功的部分,列举印刷开槽机的几例改造经验。送纸桌面的改造较早的(2000年以前)前沿进纸和踢纸板机型的桌面。一些厂家可能是出于减小走纸时摩擦力的考虑,其桌面是用带有轴承的小轮子或干脆直接用轴承制造的,前沿进纸的设备多为真空吸附摩擦送纸,大部分踢纸板的设备也都有辅助吸风,由于不管是前沿进纸还踢纸进纸,先走的纸板都是送纸桌上一叠纸板的最下面一张,这张纸在前进时会受到上面一叠纸板的压力和纸板与纸板之间的摩擦力、吸风向下的拉力及纸板与桌面的摩擦力。桌面上的小轮子或轴承虽然减小了纸板与桌面的摩擦阻力,但由于和纸板接触的面积较小,极易将后纸尾的里纸拉出拖痕或直接将里纸拖破。

  通过改造,将原来的桌面改用带有吸风孔的镀铬铁板,不但彻底解决了后纸尾拖痕或被拖破的问题,而且对递进没有任何影响:使桌面被原来的重量减轻了1/3、维护和更换的成本降低了2/3。上送纸辊的改进目前国产前沿送纸的设备多为摩擦送纸方式,当纸板由送纸的滚轮送给上下送纸辊时,纸板的前进就要靠上下送纸辊的拉力。所以送纸辊的拉力必须要大于送纸桌面吸风的拉力及摩擦力和上面一叠纸的压力和纸板间摩擦力,才能够准确地将纸板送到印刷部,一般的设备多采用上送纸辊铁芯包胶,下送纸辊为镀铬滚花钢辊。上送纸辊包胶的邵氏硬度在30°左右,有的还会高些。这样就会出现两辊间隙过大,送进不够准确,间隙过小,又会将纸板压薄。直接影响纸箱的抗压。

  通过将上送纸辊包胶的硬度降低到20°,充分用专纸时橡胶的变型时,上述情况有了较明显的改善。加装制动装置老机型在打开机器时各部都没有制动装置,印刷部在打开机器装版和卸版时,会随板手的力而转动,给操作和和调整带来不便。送纸部的机械传动部分有一个摆臂,在生产过程中,由于某种原因(如整理刮张、摘除粘在印版上的纸毛等),需要停机打开机器操作时,如果摆臂的位置接近水平,因其自重会产生一个扭力,使传动齿轮产生转动,造成“错牙”现象,再次合机后,因和印刷开槽位置产生偏差而出现废品,而且还必须重新调整,造成时间浪费,影响生产效率,为杜绝上述现象,在送纸部的下送纸轮和印刷部下压力轮或下拉纸轮的下放的车壁上加装一个气缸,在通向车壁锁气缸的两根气管上用两个三通气管接头,和车壁锁气缸方向相反将气管接在加装的气缸上,其它不需要增加任何辅助设施。当打开车壁锁时,(由于方向的不同),车壁锁的气缸收回,制动的气缸打出,气缸头顶在下拉纸轮或下压力轮的轴上(轴头较细的可加装一个滚花套环)做到刹车制动。

  相反,当车壁锁起,制动则自动收回。油墨胶辊的改造虽然印刷部是印刷开槽机的核心,但实际上印刷部的结构相对于送纸部和开槽部而言要简单得多,好多人都会认为印刷质量的好坏,主要取决于网纹辊的线数和质量,而忽略了其它的因素。这其中包括印刷滚筒的平衡和静跳,油墨胶辊的硬度和中高。其实不使用刮墨刀的设备,200线和250线的网纹辊所印的印品的差别,用感观是无法区分的,所以胶辊对墨的均匀程度和网点及小字印刷的清晰度起着决定性的作用。250线的陶瓷网纹辊如果配上硬度35°的橡胶辊,印刷网点和较小字体及线条时是非常困难的,这是因为较软的胶辊网纹辊上的墨层较厚,但180线的钢辊配上硬度75°和光洁度也较高的胶辊,不管是实地印刷和网点小字印刷都非常轻松,因为硬度较高地胶辊已接近刮墨刀地刮墨效果。

  可见胶辊在印刷开槽机中地重要性。我们现已将国产机部分胶辊由原来地邵氏35°±3提高到75°±3,生产效率和印品质量也因胶辊硬度的提高而提高。

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Mon

27

Feb

2012

工业机器人应用案例--边沿抛光机改造

 边沿抛光机 广泛应用于半导体行业的硅片边沿抛光。该设备为从日本进口的二手设备,原设备机械手(正式名称:工业机器人)损坏不能使用,其他部分如文本显示器、PLC通讯模块、变频器等都有故障,我们用触摸屏代替了原来的简易文本显示器,去掉了原操作面板(大量的操作按钮及指示灯),更换损坏的变频器及通讯模块。PLC程序也进行了相应改进。通过对工业机器人编程、位置示教及调试,使其和PLC协调配合工作 。

   改造后的设备,较原来系统自动化程度有了很大的提高,如机器操作、故障提示 都在触摸屏上完成。值得一提的是故障维修指南部分,此部分在企业内部网上实现,看到的效果如本页面,在左侧搜索框内输入触摸屏上提示的故障部件代号或PLC输入输出点,便可显示该故障部件在设备中的具体位置(照片形式),从而可迅速找到故障部位。触摸屏上还提示了可能的故障部件及检测方法(在本页面左侧点击触摸屏程序,在弹出页面中可仿真操作),按照提示的方法检测或更换故障部件,即可迅速修复故障,从而大大缩短了设备维护时间,从而提高生产效率。另外设备本身还配有一个快速维护工具箱,配置有必要的简单工具(如螺丝刀、内六角等)以及易损部件(如传感器等)。经过培训,一般的设备故障,由操作人员(而非设备人员)即可完成维修,从而也大大减轻了设备维护人员的压力(如有的企业三班倒,夜班的设备维修就是一个难题)。

   该设备改造,在创新方面做了很多有益的尝试,也是我们设备设计、改造人员多年工作经验之大成,它既站在企业提高生产效率的角度、也站在设备维修人员的角度及设备操作人员的角度,把一台设备改造成既可提高生产效率,又能减轻设备人员的劳动强度,而不是简单的维修式的改造。该设备运行至今,取得了很好的效果,是今后设备改造项目的很好借鉴。

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Mon

27

Feb

2012

冲床项目改造实例

 
机床类型:数控冲床
----控制方式:凸轮方式
----制造厂商:德国HAAR公司
----原机床控制系统:SIEMENS工控机
----现机床控制系统:SIEMENS 840D数控系统
----现驱动系统: SIEMENS 611D

----该机床是该制盖容器有限公司1988年从香港买进,改造之前已运行将近十年,由于控制系统不稳定,又无备件,因此决定改造。双方商定将原机床所用数控系统和驱动系统全部去掉,采用SIEMENS的840D数控系统及611D驱动系统。

----该机床用于生产易拉罐上盖,使用铝合金材料,共有X、Y及主轴三个轴。X、Y轴用来定位铝片,主轴用来控制冲头,冲头上有七个模具,即每冲一次产生七个盖子,由于铝质材料薄且轻,所以该机床控制方式与普通冲床相比有其特殊性,归纳如下:

  1. 冲头位置判断采用绝对位置编码器,而不是机械凸轮或感应开关。用于确定冲头的位置,决定送料时刻、吹气时间、是否有盖子通过以及下模润滑时间。
  2. 当上下模离开时,七个模具旁的气嘴必须同时吹气,将盖子吹走,同时系统必须确认盖子是否已被吹走,如果没被吹走,必须立即停机,否则模具将被损坏。随着主轴速度的提高,对系统控制时间的要求越严。此功能称为掉盖模具保护功能。
  3. 盖子被吹出后,通过接盖槽进入下一道工序。由于接盖槽有时会阻塞,因此系统必须及时作出反应,避免模具损坏。此功能称为塞盖模具保护功能。
  4. 冲压速度为150~200次/分。
  5. 吹气时间及时机必须准确,否则将出现盖子不能掉入接盖槽或盖子不能被吹出,造成机床加工经常中断,从而影响生产效率。
  6. 下一道工序出现故障时,机床必须自动停止加工,当故障消除时,机床能自动重新启动。

----本项目的难点在于模具保护。由于盖子很轻,每冲一次产生七个盖子,由于气流的不稳定性,导致盖子通过检测部位的时间不一致,而检测时间是有限的,大约50毫秒。为了保证检测的准确性,采用了单独的PLC单元专门负责过盖检测,然后将检测结果反馈给数控系统。经实际运行表明该项目是成功的,达到了预期效果,同时为今后此类机床的改造积累了宝贵的经验。



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27

Feb

2012

变频器和PLC在纺织机械设备改造中的应用案例

>摘要:本文介绍了进口地毯纺织机械中如何实现变频调速和自动化改造,描述了地毯机利用变频器控制定位、慢启动、运行过程中的变速过程。满足纺织工艺的要求,大大提高了纺织质量,减轻了操作工人的劳动强度。

 

关键词:变频器 地毯机 PLC 锭翼

Abstract:This article introduces how to use Inverters and PLC in Textile machines,describes the fly frame uses frequency conversion and adjusting speed to realize orientation control and slow start operation and set parameter of transducer.Satisfies the spinning process requirement,greatly improves the spinning quality.Decreased labor intensity for the worker.

Keyword:Inverter Roving machine PLC Flying

 

一、引言

变频调速以其优异的调速和起、制动性能,高效和显著的节电效果,以及广泛的应用领域等诸多优点,而被国内外公认为最理想、最有发展前途的调速方式。变频器作为一种高新技术的产品,兼有节能与环保(当今世界经济发展的两大主题)的特点,越来越受到重视,并逐渐取代直流调速,在传动系统中具有举足轻重的地位。近年来随着纺织机械机电一体化技术水平的不断提高,交流变频调速已成为一种趋势。在大多数新开发的纺织机械产品中几乎无一离外地应用了交流异步电动机变频调速装置。

中国许多纺织厂现有的纺机大多属八、九十年代从国外进口,尤其以美国、英国、日本为多。此设备较陈旧,自动化水平不高。而现在生产的新设备中,基本上实现了机电一体化,集中控制系统,生产效率和质量都得到了极大的提高,可设备费用相当昂贵。现在广大工控人士对纺织机械的自动化和变频改造都给予极大的关注。

现把我公司近期在大连佳美地毯厂麻纺机械设备的变频技术改造实例介绍如下,以求抛砖引玉。

二、地毯机变频改造的工作原理

此地毯机为80年代美国生产,整个电气控制结构较简单,自动化水平低,工人劳动

强度大。在参考现代进口纺机的工作原理和工艺要求后。我们对此设备进行了下例技术改造。

选用一台丹佛斯VLT2800系列15KW的变频器(配制动电阻)同步控制两台5.5KW主轴电机,用西门子LOGO!24RC 作为核心逻辑控制器,辅助以欧姆龙的光电开关、施迈赛的安全拉线开关、德国P+K接近开关等检测元件,控制全机的开机、停机、报警及满纱、落纱等工作。

1、 变频器调速的工作过程

纺机需要一个慢启、慢停,断纱、满纱精确停车过程,变频器调速的整个工艺流程如

下图所示

2、开机、停机工艺实现

电机在运转前需提示2s,用一60分贝的蜂鸣器在开机前鸣叫2s,以提示操作工人把手退出针工作区。为了克服在启动时启动无力和不平滑的缺点,将启动频率设定为6hz,适当提高启动转矩,同时把变频器的另一种功能即S曲线加入到启动过程中,这样它既有慢启动的功能又有比较圆滑的启动过程,让人感觉得到从低速上升过程中的速度变化。这样解决了直接启动中电机经常烧坏的问题,又防止了粗纱细节和断头的产生。

断纱停车、满纱停车或安全保护停车时,同样使用S曲线的减速过程。粗纱机停车还有一个特殊的要求就是锭翼定位停,机器每次减速停车后锭翼停在同一个位置上,针退出布层,离布面3mm处(精度在1%内),以便操作工的操作。我们利用变频器的可编程输入输出端子和PLC编程可实现这技术要求关键点。具体过程是这样,变频器在减速停车到设定频率6hz时,利用可编程继电器输出一个信号给PLC,PLC判断信号后输出一个点动信号给变频器,保持6hz低速运行一定时间。此时光电接近开关开始工作,检测安装在锭翼轮的位置检测点,检测输出开关量信号给PLC ,轮旋转一周PLC计数一次,记数满两次后,PLC输出一个信号给变频器关断输出,同时电磁离合器动作。

PLC控制图如下所示:

3、变频点动实现

点动频繁是地毯机的又一特点,地毯机的点动只要按着点动按扭将保持一定频率运行,这种低速运行是为了操作、试针、维修等方便。要求低速运行,并可在任意位置停车。但是变频器不能长期工作在6hz以下,而且连续、频繁的点动会引起过电流保护。我们在PLC里加入判断程序,就是在一定时间内,连续点动只响应一次。点动时,我们不要求准确位置停车,所以我们在PLC编程中加入另一判断程序,判断是点动还是正常运行。如是点动,将不响应提示音,接近开关不工作,电磁离合器继续工作。PLC因为其丰富的可编程序指令,完全可以实现这些功能。丹佛斯变频器也有着完善的可编程外控端子输入输出,可以方便的和PLC实现连接。变频器外控端子接线图如下所示:


变频器和PLC在纺织机械设备改造中的应用案例

4、急停系统

在此次设备改造中我们增加了许多功能:在设备前后各安装一个安全拉线开关,当紧急情况下工人可方便的拉动拉线,让电机立即快速停下来。我们选择了光纤式光电传感器作为检测断线用,当断线后,线头飘过光电检测区域,光电开关动作,输出一个信号给PLC。PLC发出警告并停机。

由于锭翼旋转具有一定的惯性,且设备运行中不断有快速停车过程,变频器加一个制动电阻实现能耗制动,保证变频器不会过压保护。

三、效果分析

本设备经改造投入运行后,工作稳定可靠,操作方便,取得了显著的经济效益。采用

变频调速后,可以根据需要调节电机转速,提高生产效率。电机稳定运行,毯面质量明显提高,而且能实现准确的位置停车后,织出的地毯上再没有停机留下的痕迹。 安全保护系统完善,工人劳动强度大大减轻。

四、结束语

随着自动化水平的不断提高,生产设备越来越先进,产品质量不断提高。只有质量好的

产品在市场竞争中才能立于不败之地。而我国现有的纺织设备都比较陈旧,而进口先进设备价额贵。利用变频器、PLC等自动化技术对现有的设备进行改造,既可以节省设备成本又可以提高产品质量和生产效率。

 

参考文献

1、 丹佛斯VLT2800操作说明

2、 西门子 LOGO!手册

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