PDF《原重型 机械》

重 工科 技2000No .

1 由睾P寸lL//一瞎・87・太原重型 ㈣ 有限公司设计

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7 4 / ( 太原重型机械(集团)有限公司设计研究院:(1j6)Iclf现代控 制技 术 的进 步使 传统 的机 械制 造领域 发生 了革 命性的变化 , 七十年代 以来 , 英、德等先 进 国家 对 自由锻 造设 备的技术 进 步研 究投^ 巨大 的力量 , 并取得 了令 人瞩目的成 就.其最 显著 的是 实 现连 续 自动 高速锻 打提高了劳 动 生产 率,通过压机 锻 造行 程控制达 到控制锻 件 厚度 尺 寸精度 这样 , 自由锻 造的自动化不 仅提 高 了生产率 , 而且 提高 了锻 件 的质 量,节约了原 材料和后 续机加工 工作 量,减步 了锻 造火 次,降低了能 源消耗,大大 减轻了工人劳 动强 度.由于油 介质 传动 平稳 , 可控 性好 , 油压 伺服 具有 良好 的动静 特性 , 这些国家开 发 了油 传动的快速 锻造压机 , 每 分钟 锻造次数 达百次,锻件厚 度精度达

2 r am 以内.尽管如此,由于种种 技术 经济 的原 因,

三、 四千 t以上 的 自由锻 造压 机仍 然多 为传统 的水 传动.我 国较 这些 国家 起步晚, 七十年 代 曾进 行快 速间 系统研究 , 八十年代中期 沈重和 西重 所 在几 百 t的小型 水压 和 油压 传 动快 锻 压机做 了可 喜 的努力 .但是 占优 势 的大 量 水泵 一一蓄势站 传动的自由锻 造水 压机依 然为手动操 作,更谈不上 锻件 尺 寸控制 .因此 , 如何实现自由锻 造 水压 机的自动 化,实现自动 连 续锻 打 和锻 件 尺寸控制 , 具有 重大的技术经 济价 值.一九九二 年太原 重机 厂 为宝鸡 有色金 属加 工 厂提 供 了一 台新 的3150t自由锻 造水压机,一九九四年 安装 调试 投产 .这 台压机 实现 了压机 的自动连续 锻造 ( 压机 优先 ) 以及 和1ot操作机的联 动锻造(操作机 优先) , 自动 和联 动 锻造 时锻件厚 度尺寸精度<

3 r am, 锻造次数达每分 钟六十次,这一成果 为我 国 自由锻领域 中大 量 的水泵 一 一蓄势 站传动水压机 实现自动化 展示了令人 振奋的前景.本文将这 台产 品的 自动控 制 系统 、 功能及 与此有关 的情况介 绍 如下 :

1 、 压机的传动和主分配器 电一一液伺服装置 这 台压 机 为传 统 的水 泵 一一 蓄 势站 传动系统,主分配器 的操纵 由手动旋 阀伺服 操纵 . 改为电液伺服 操纵 .推动 主分 配器摇 杆轴 的接 力缸 由动 圈式伺服 阀驱 动.动圈式伺 服 阀具有抗 污染、线陛度好、动态响 应好的特 点 .伺服 供油系统 具有过滤、玲却等 功能 .此 外移动 工作 台、 横 向工 作 台也 由同一系统 供油 , 运用 动圈伺 服 阀控 制.实现 精确 控制移动速度 和位 置.主分 配器 阀门的开 启 实行 闭环 位置 控制,伺服油缸带 动 电子 式 位移 传 感器 , 位移传感 器 的输 出 电压和 主分 配器的开 启 位置 相对应,作为 反馈量,由电子 控制 电路实 行无 差位 置闭环 控制 . 位移传感 器 的检测 精度 为微 m 级,这样保 证 了主 分配器开启 位置控制的精度和良好 的动态和静态特性.

2、控制 系统 的硬 件组 成控制系统的框图见下页.2.1压机 活动横 梁位 置检 测压机的活动横粱带动张力卷取装置上缠绕的钢丝绳,使张力卷取装置连接的编码器转动,输出电脉冲 .要求 张力 卷取装置 在压 机 高速锻打 和活 动 梁高 速换 向时钢 丝绳不发生 瞬阗 张 弛现 象,使编码 器输 出错 误脉 冲. 编码 器为增 量式 , 脉 冲当量 为0.1mm/ 每脉冲,为控制 精度要求 的十分之 一.2.2SU一6可编 程序控制 器SU一6可编程序控制器是日本光洋(KOY O) 公 司生产 的 中型 P L C, 本 系统 用 于压 机 的工作安全 连锁 控制 、 工 作逻 辑控 制、事故报警 控制,压机各 辅助 机构 的控制 .泵站 的水位 、 压 力信 号,油压伺 服系统的油位 、 压力、温度.工具 提升,旋转 砧 子库 的定 位旋 转,充液罐 的水位 、 压力,以及控制电源 , 常、快锻工 作状 态,压机1/2级压 力,都有正 常和 事故 的详细显 示 指示 . 当由于事 故不 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

8 8・ 重工科技2000No .

1 控耩系统框 图允许工作时,SU6产 生禁止压 机工 作 的信 号,并不允许 自动锻 造启 动.SU一6 的 开关 量输 入为 D C

2 4 V, 输 出为继 电器输出.2.3SG8智能可 编 程序 控 制器 S G 8可编程序控 制器 是 日本光洋 ( KOYO) 公 司生产 的智能 型PLC. 本 系统 用 于压 机的 自动 锻造和锻件尺寸控制.SG8型 P L C 除具有逻 辑指 令,具有丰 富的32位和

1 6位 的定 点、 浮 点数 据 处理 指令, 运算 指令,比较判 断指令 , 检索 和表 处 理指 令,数据组 处理指令,常用函数 指令.8缀 堆栈 数据运算指令.这些 丰 富的数据 指令 可满足 自动锻 造 和锻件尺 寸 控制 所需 的数据 处理要 求.压机 自动锻造 和 尺寸控 制是在 压机 高速运 动 下进行 , 要 求控制 系统有 良好 的动态 响应 . S G

8 型PLC的上 述指 令处理 速度 快,非函 数和乘 除以外的数 据指令 为2.04us,函数 和16位

3 2位 乘除 指令也均不超过400us.S G 8还具有缀式(STAGE ) 指令,可使程 序按 压机 的实 际工 作时序 分 块 编程,在那个工 作时序下只扫描 相应 的程 序块 , 置其 余程 序于不 顾,这样 使指令 扫描 周期大 大缩 短,提高了实时 性,避免了通 常PLC循环扫 描全部指令而导致扫描时间长实时性差的弱点SG一8在开关量 数 据量 输入输出处 理 上也 除了循环批处 理外还可立 即输 入输 出,这无疑 也是 实 时控 制的重要功能.SG一8型PLC的高 速计 数模 块接收压 机行程检测编码器 的相位 差90的A、 B 两 路脉 冲信 号,处理速 度为50kC, 足 以满 足压机行 程检 测的要求.SG8型 P L C 的D/ A 模拟量输 出模块 在自动锻 造 时根 据 控制 运 算结 果输 出压 机 空程 下降、 加压 、 回程 的 主分 配器 开启位置的连续 控制给定 电压 , 控制压 机 往复 自动锻 打,并在加压时使 活动梁精 确地 下降到给 定 的位 置 回程 , 从而使锻件 达 维普资讯 http://www.cqvip.com 重I科技2000No .

1 ・8 9・ 到给定 的尺寸 精度 .D/ A 转换 时间 为100us.SG一8型 P LC 的64点 D C5 ―

1 2 V 高速输八模块 G一3

8 N 接 收压 机 自动 锻造 给定 数 据输 入:锻造 下 给定 、 初锻人工补偿值、V砧锻造时的V砧角度值 、 V 砧 深度值 . S G一8型PLC的64点 D C5 ―2

4 V输 出模块 用 于输 出驱 动锻 件厚 度 尺寸 的 两组 显示 : 操作台显示和面向锻工的大 屏幕显示此外还设置了具 有 五位 显示 的硬 件计 数器.和SG一8的高 速计 数模 块并 行 工作 , 显示 精 度为 的0.1mm , 作为压机凋试时SG一8未 投入前显示压机 行程 值,工作 中亦 可和 S G一8的高 速计 数模块互为 较验 , 保证 压机行 程检 测 的正确 性

3、操作 台人机操 作界面 和压 机 的控制 功能

3 .

1 操作 台操 作界 面操作台是压 机和10t锻造 操作 机 的联 合操 作台自动锻 造时 以上下砧 加压 贴合 为压 机行 程零 位 操纵 人员 输人下 述 给定参 数:锻造 下 给定 值 1和

2 : 用两组 键 盘键 人,并有显示,供操 纵 人员 观看输 人数 据是否正确 , 均为4位lO进 制数据.压机最大工作行程为2m,下给定给定单位为毫m,故2m以内需4位

1 0进制数.下给定 1和下给定 2可 由选 择按钮轮 换选取.选中数据 为有 效数据 .这 样在 自动锻 造时 可 不停止 压机工作用未选取的下给定键人改变下给定数据,改好 后按选 取按钮 , 下 一行 程锻造 即按新 的下 给定数 据执 行.回程 行程量给定:用选择开关分档给出,共l2档 . 每 档对应 相应 的 给定值 . 分别 为15,25,35.6O,80,110,150.200.270,350,450,550mm, 下给定加 上 回程值 即为 活动梁 回程位置 值.初锻 人工补偿 值:自动 锻造 时 第一 次锻 下为防止超程打小尺给出提前量,例如到下给定前6mm 即停 止加压转 回程 , 无需精确给出一可根据 经验 , 为 2位 l O进 制值 , 单位 是mm, 第 二次 以后 锻下 即为自动校 整尺寸误 差,达到给定的 尺 寸和 精度.V砧锻造参 数:在操作台上 用 数字 拨 盘开 关输人V砧角度 和V砧深度 .V 砧 角度 输人 范围:O--1

8 0度;

V砧 深 度输 人范 围:

0 ―

9 9

9 mm.V 砧 锻造 圆型 锻件时下给定 可直 接 输人 圆的 直径 , 系统按输 人V砧参数自动计 算实际所需 之 下给 定值.锻件尺寸 的显示 也 直接显示 圆的直 径锻件尺寸的显示 有两组:操作台显 示 和悬 挂在操作 室外 的 面向 锻工 的 大屏 幕显 示,均为4位 数 字显示 . 显示 精度 为lmm. 显示 有 两组 选替 . 跟随和终值 , 跟随就是 显示 活 动粱 的即 时位 置值 . 终值就是 显示 加压的活 动粱 最下位置值 . 也就 是敢件厚度的尺寸值.操作台上 有改变压机速 度参数的界面.可改 变压机的空程、加压、回程的速度.用键盘输人,屁示无误后按下输入确认按钮输入,压机的自动 锻造即按新的速度参数工作.压机可选择常锻和快锻.快锻时无空程下降.直接 加压 , 可用 于小行 程精 整3.2控制功 能:(1).压机 的 工作 制度 : 压机具有手 动、自动 ( 压 机优 先)、联动(操作机优 先)三种 工作制 . 手动 为用操 作 台上 的主 令 操作 , 人 工操 纵压机进行空程、加压、回程 ;

自动 即压 机优先.为压机自动 往复锻打,和操作机各自独 立工作.加压时操作机的行走和旋转应有缓冲行程 联动 也即操作机优 先,操作 机 到位 给 压机控 制系统发 出信 号,压机自动锻打一次,如此重复自动锻打在这两种自动 工 作时 如需 中止 自动工作 , 可将 手 动操 纵杆推离零位即可,压机立即回程到给定叫程位置停 止 操作人 员进 行 了有 关处理 后如 要再启 动 自动 工作,则按下自动 启动按钮即可压机的 自动 和 联动 工作流程图见下图.(2).系统软件 控制 : 系统软件 具 有一 系列控 制 功能 ;

压 机工 作逻辑连锁功 能;

自动锻 造给定参 数错误 判 断功能 ;

压机有关 故 障识 别、报警、处理 功能;

高速自动 锻造 时 的平稳换 向功 能;

V砧锻造 参数计 算功 能;

锻件 尺寸误 差 的识 别和自动 校正功 能,等等.针对 压机 蓄势站 压力 、 不 同锻 件锻 造变形力 变化 t 系统 具有 柔性 , 在这些参 数 变化 时 可保 证 锻件 的 尺寸 精度.

4、压机实际工作效果 压 机于一 九 九四年七 月在 宝鸡有 色金属 加工 厂投产 , 先后锻造 了2t、10t钢锭 ,

6 t 钛锭,钢锭锻 为边长250mm 的正方形,然后锻为直径130mm 维普资讯 http://www.cqvip.com ・9 0・ 重工科技2000No .

1 圆;

钛锭锻为长度2000mm、宽1000mm、 厚350mm 的板形 件( 出 口巴基斯 坦核 电站 ) , 在 自动 ( 压机优先 ) 和联 动(操作机优先 ) 两种 工作 制下均 进行了自动 锻造 , 锻件 尺寸精度 均为3mm以内,显示 了 良好 的控制 性能 .在小行 程精 整 时可达每 分钟

5 0 一一6 O次 的锻造 速度 .用户 十分满 意.5:结束语

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5 0 t 水压机的 自动 化锻造和锻 件 尺寸 控制的研究 成功,为国内占数 量绝对多数 的 水压 机尤其是 大型水 压 机的 自动控制 展示 了新的前 景和 经验.其重要 的一 点就是 对传 统的 水泵一 一蓄势 站传动及水压 机 的结构 、 主控 制 阀门、 管道无需 作任何改动 , 普遍 适用于对我 国 现有 的水........