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                   1 系統介紹  
　　振動成型主要設備有振動臺、模具和重錘，將盛裝熱糊料的模具放在振動臺上，然后把重錘壓在糊料表面上開動振動臺，使糊料受到振幅小而頻率高的強迫振動，在強烈的振動下糊料顆粒間的及糊料與模具壁間的摩擦力減小，顆粒移動并合理分布，得到具有規定形狀的高密度的產品。壓好的半成品經冷卻、檢查后堆放。 
　　我公司炭素廠原使用的振動成型機是人工手動調節，炭塊的重量、高度波動范圍大，對產品的產量和質量有較大的影響。為此必須根據人工操作積累的經驗設計一種具有較高智能、高可靠度的自動控制系統，來提高炭素振動成型生產的產能和合格率，延長電氣設備的運轉周期，縮短故障檢修時間，降低生產成本和崗位操作工的勞動強度。

2 系統組成 
　　PLC是采用微處理器技術的新型工業控制裝置，是一種使用可編程序存儲器來存儲設備所需專用程序的電氣設備。它具有將邏輯運算順序操作，限時，計時以及算術運算，數據通訊等功能，通過數字量或模擬量的輸入/輸出模板去控制各種設備或過程。其硬件結構如圖1所示。 
　　它采用了大規模的集成電路，故特別適應于高溫、潮濕、電磁干擾、機械振動大的比較惡劣的工業現場環境。輸入/輸出接口組件的模塊化，系統設計時根據被控對象的要求，選擇必要的功能模塊組成控制系統，大大提高了工程效率和系統的可靠性。 
　　在該控制系統中選用日本三菱公司的PLCMITSUBISHI A1S小型系列作為下位機。它具有成本低、功能強的特點。上位機選擇惠普P III微機，配以美國Intellution FIX軟件，ORMON公司的繼電器、行程開關，德國威德米勒隔離器、變送器，安川變頻器等組成自動控制系統。系統總貌圖如圖2所示。

3　系統功能 
3.1　該系統的上位機系統功能如下： 
    1．實時反映工藝流程，形象再現生產過程（系統主畫面圖見圖3）； 
    2．圖表顯示生產數據，方便操作工了解生產狀況； 
    3．及時產生報警信息并予以打印，幫助操作工查找分析故障原因； 
    4．以曲線形式在線生產數據，方便查找歷史數據，分析生產趨勢； 
    5．以報表打印形式反映生產狀況； 
    6．幫助操作工實現電機連鎖開、停，并反映電機啟動停車的有關信息； 
    7．給定控制工藝參數。 
3.2　該系統的下位機功能如下： 
    1．數據采集：通過PLC AlS68AD轉換模板對冷卻水溫度、糊料溫度、糊料計量稱、油箱油溫、油箱油壓、炭塊高度、變頻器電流進行模擬采集，并轉換成FIX認可的數據格式（系統主要測點如下圖4）。 
    2．電機連鎖控制，以簡單易行的PLC取代以往繁瑣復雜、故障率高的電氣連鎖控制，并實現操作工遠程開、停電機的功能。主要I/0點安排如下： 
    I/O Name 　　　　　　　 Comment Remark 
    X80 CAR-EAST　　　　　　 稱量車回到位 
    X81 CAR-WEST　　　　　　 稱量車送料到位 
    X82 CAR-CLOSED　　　　　 稱量車門閉到位 
    X83 CLAMP-L CLOSED　　　 左模夾緊到位 
    X84 CLAMP-R.CLOSED　　　 右模夾緊到位 
    X85 CLAMP-L.OPENED　　　 左模夾放松到位 
    X86 CLMP.R.OPENED　　　　右模夾放松到位 
    X87 HAMMER-HIGH　　　　　重錘上升到位 
    X88 HAMMER-LOW　　　　　 重錘下降到位 
    X89 MOLD-HIGH　　　　　　模具上升到位 
    X8A MOLD-LOW　　　　　　 模具下降到位 
    X8B PUSH-OUT　　　　　　 推進器推出到位 
    X8C PUSH-IN　　　　　　　推進器返回到位 
    X8D SAFE-L.OPENED 　 左安全爪開到位 
    X8E SAFE-R.OPENED 　 右安全爪開到位 
    X90 SAFE-L.CLOSED 　 左安全爪閉到位 
    X91 SAFE-R.CLOSED 　 右安全爪閉到位 
    X92 CLASP-OPENED 　 抱閘開到位 
    X93 CLASP-CLOSED 　 抱閘閉到位 
    X94 PUSH-ENABLE 　 后輔機允許推出 
    X95 CAR-OVERLOAD 　 稱量車電機過載 
    X96 QUIVER-OVERLOAD 　 振動電機過載 
    X97 BP.RUNNING 　 變頻運行 
    X98 BP.ALARM 　　　　　　變頻報警 
    X99 SYS.AUTO 　　　　　　系統手自動切換 
    X9A OIL-LOW 　　　　　　 低油壓 
    X9B BP.GIVE-M 　　　　　 點動補料 
    X9C GIVE-SAFE 　　　　　 布料安全 
    YA1 CLAMP-CLOSE 　 模具加緊 
    YAl CLAMP-OPEN 　 模具放松 
    YA2 HAMMER-DOWN 　 重錘下降 
    YA3 HAMMER-UP 　　　　　 重錘上升 
    YA4 MOLD-UP 　　　　　　 模具上升 
    YA5 MOLD-DOWN 　　　　　 模具下降 
    YA6 PUSH-GO 　　　　　　 推進器推出 
    YA7 OIL-GUSH　　　　　　 噴油 
    YA8 DOOR-OPEN 　　　　　 開車門 
    YA9 BP.FWD　　　　　　　 變頻下料 
    YAA BP.RESET　　　　　　 變頻復位 
    YB0 CAR-GO　　　　　　　 程量車送料 
    YBl CAR-BACK　　　　　　 程量車返回 
    YB2 QUIVER-START　　　　 振動開始 
    YB3 CLASP-OPEN　　　　　 開抱閘 
    YB6 TRANS.RUN 　　　　　 板式機運行 
3.3　通過變頻器控制圓盤螺旋下料機的電機轉速來控制炭塊的重量。 
　　三菱A2ASCPFSI系列I/0點數量能達到1024點，程序語言使用梯形圖或指令字語言，程序容量可達到64K步，并具有自診斷功能。 
4 控制過程的實現 
　　控制過程有4個操作程序：1、下料；2、裝料；3、振動擠壓、脫模；4、炭塊推出、冷卻輸送。貫穿于振動成型過程中的主要問題是正確掌握溫度、壓力、振動頻率、振動時間、推出速度。 
4.1 下料 
　　經過混捏好的糊料，一般溫度在130℃-140℃左右，從圓盤螺旋下料機頂部加料口加入，經分料器的上部錐體分布在圓盤上。在下料前，首先檢查判斷糊料斗稱量車是否在圓盤螺旋下料機的下方等待接料，然后控制變頻器輸出驅動圓盤螺旋下料機電機的螺旋轉速，對糊料斗稱量車下料，下料過程由快到慢以滿足炭塊的重量。糊料斗車連同行走鐵軌裝有TOLEDO衡器公司生產的稱重裝置用于計量炭塊的重量。炭塊的重量可根據產品的類型、要求由上位機給定。 
4.2 裝料 
　　裝料前PLC首先檢查判斷模具到位、模具安全爪夾緊到位、重錘上升到位、重錘安全爪夾緊到位等信號，然后打開糊料斗稱量車的抱閘驅動小車送料，行走到模具口上方時停止行走關抱閘，然后糊料斗稱量車底開門把稱好的糊料放入模具中。 
4.3 振動擠壓、脫模 
    1、振動擠壓：此時PLC檢查判斷糊料斗稱量車存在返回到位信號，然后重錘安全爪松開并到位，重錘下降并到位，開始驅動2臺振動電機帶動偏心振子轉動，不平衡質量回轉引起慣性力迫使振動臺振動。又由于2個振動器轉動方向相反、同步，使它們的慣性合力水平方向為零，只有在垂直方向產生激動力。振動臺上的模具和裝在模具內的糊料都處于強烈的振動狀態。雖然振幅不大（一般在1～2mm），但振動頻率很高（40～50HZ），它們的運動速度很快，振動周期在0.02秒左右，將產生大的加速度，這個加速度大大超過重力加速度，是它的幾十倍至幾百倍，因此糊料顆粒質量大小不同，獲得的慣性力也不同，顆粒界面間產生應力，而這個應力超過糊料的內聚力，便產生相對位移。同時，在強烈的振動下，糊料顆粒間的內摩擦力及糊料與模具壁之間的外摩擦力也急劇下降，糊料便具有重液體的液體性質，跳躍著的糊料迅速充填到模具的各個角落，較小的顆粒充填到大顆粒間的空隙中去，從而得到具有規定形狀的高密度程度的產品。 
    2、振動時間：是從重錘落到糊料面到完成振動所需的時間。振動時間短，則糊料密度低，既孔隙度大。鋁電解用預熔陽極炭塊振動時間為1～2分鐘。振動時間可根據產品在現場整定。 
    3、脫模：輸出信號驅動重錘上升并到位，重錘安全爪夾緊并到位；模具安全爪松開并到位，驅動模具上升且到位。 
4.4 炭塊推出、冷卻輸送 
    1、炭塊推出：驅動推出器從振動臺推出炭塊，在推出過程中對產品的高度進行檢測。測高儀選用西安適盛測試設備公司的激光測高儀表，用來測試產品的質量。 
    
    2、冷卻輸送：被推出的產品馬上在涼水中冷卻，防止產品冷卻的彎曲和變形。冷卻時間應根據季節、產品直徑大小、冷卻水的溫度TE103，現場整定。冷卻完成后，驅動板式輸送機輸送炭塊到炭塊堆場，檢查合格后堆放。  
5、結束語 
　　本系統已投入運行，軟件設計完善，功能齊全，運行效果穩定可靠，性能良好。自動控制的實現，大大降低了操作工的工作強度，提高了工作效率，達到了節能降耗的目的。該系統是PLC在實際生產中的成功應用，可為業內同行借鑒。