热压机自动复位控制的设计

赵扬帆

摘 要： 为改造云南省某高压电瓷厂绝缘子自动生产线，提高整条生产线的稳定性和生产效率，需对原有制造工艺设备的电控系统进行改造。本设计采用了三菱FX2N系列的PLC来代替原来的单板机，用接近开关代替霍尔元件，从而提高了系统的稳定性和抗干扰能力，实现了泥锻机、热压机的单机自动化。本设计采用了PLC的步进顺控指令及设计方法，实现了热压机自动回原位、液压缸启停、卸荷、紧停等功能；其中重点介绍了自动返回原位设计的方法和设计过程，解决了回原位中各部件的互锁问题，完成了状态转移图和梯形图，并编写了相应程序。

关键词：PLC ；悬式绝缘子 ；自动复位；卸荷；紧停

0 前言

云南省某高压电瓷厂是以生产高低压绝缘子和高压电器为主。该厂包含四条单机自动线，即泥锻机自动生产线、热压机自动生产线、修坯机自动生产线和上釉机自动生产线。由于自动线控制的悬式绝缘子热压机所在的车间生产环境差，用电设备多，大电机启停频繁，造成电网电压波动大，电磁干扰强，对原系统的单板机和霍尔元件的稳定工作影响很大，且单板机控制系统元件多、线路复杂、稳定性差且查找故障困难，这一系列因素导致生产设备不稳定，生产效率低。为了提高控制系统的抗干扰性和稳定性，使操作更简单和方便，对原设备电气控制系统进行改造：通过抗干扰性更强的三菱FX2系列PLC代替易受干扰的单板机实现控制，采用接近开关代替霍尔元件，以克服上述问题，使系统工作更稳定。

1 设计方案论证

1.1 可行性研究

本设计由供电系统的设计、控制面板的设计、程序初始化的设计、手动部分的设计、自动部分设计、自动回原位设计、紧停、报警、卸荷和操作规程组成。高压电瓷悬式绝缘子的生产要在高湿、高温、强磁场的车间环境下进行，针对原有控制系统稳定性差和抗干扰能力弱的缺点，为提高系统的稳定性和生产效率，采用PLC来组成设备的控制系统，实现热压机的单机自动化。

通过工程师的讲解、了解各单机生产的实际过程并对照实物图片，确定其工艺过程，并画出工艺流程图。然后，由设备的电气参数确定设备的接线及保护图；继而确定热压机的PLC输入、输出点，用接近开关或其他传感器元件检测各工件的原末位输入到PLC上。将输入、输出点编号确定各输入、输出点在PLC上的接线问题，并考虑控制面板上按钮和灯的在PLC上的连接。由工艺流程图和PLC的输入、输出点位图画出泥锻机、热压机的状态转移图，再把它转化成梯形图编出各运行方式的PLC程序。我们在试验室通过64位PLC和相关元器件进行模拟实验，经验证方案可行。

1.2 计算部分

供电系统要可靠运行，必须正确地选择系统中的所有元件，如电力变压器、电动机、开关设备、保护装置和导线等，除应满足工作电压和频率的要求外，还要满足负荷电流的要求，因此有必要对系统中各个环节的电力负荷进行计算。本设计中的计算及元件选择均以工厂供电国家标准为依据进。

通过负荷的统计计算求出的供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。我国普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法是需用系数法和二项式法。本设计采用需用系数法求计算负荷。通过负荷计算，再确定对电机、接触器、空气开关、熔断器等电器的型号。

1.3 结构设计部分

本设计中以三菱FX系列PLC取代单板机为核心组成电气控制系统来控制悬式绝缘子的生产过程，以提高系统的稳定性和抗干扰能力，并实现热压机的单机自动化，提高生产效率和产品质量。热压机控制系统的设计主要包括强电部分设计、控制面板设计、程序初始化设计、手动部分设计、自动循环部分设计、单周期部分设计、自动回原位设计和紧停、报警、卸荷、自动停止几个设计部分。

自动循环的设计采用功能表图的基本图形符号，即步、转换、和有向连续。在功能标图中，把一个循环过程分解成若干个清晰的连续的阶锻，然后由“转换”分隔步与步之间的状态，步之间的进展按有向连线规定的路线进行的，并且采用步进顺控的编程语言。该部分需要绘制自动循环流程图、状态转移图以及对应的步进梯形图，再用步进顺控指令编写出状态转移图的程序语言。

1.4 自动回原位部分设计

自动回位设计具有重要的意义。当系统因停电、故障等原因非正常停机后，各个液压缸不一定在原位，系统再启动自动循环时，各动作部件必须全部返回原点，本过程就叫做自动回原位。自动回原位是系统再启动的必备过程，是各个运行部分运行的先决条件。对系统的正常、安全运行起着至关重要的作用。自动回原位设计是建立在对工艺流程图充分了解的基础上进行的，关键是各个元器件必须按一定的顺序依次回到原位，遵行互锁原则，各元器件间不能相互冲突。

2 样机试验及测试情况

实验情况及结果表明：整个模拟实验过程比较顺利，但由模拟方式不如真实器械那样直观，所以在观察运行结果上，特别是对自动程序运行结果的观察不方便，接线时没有考虑到线数较多的问题，在调试过成中要反复的检查接线的正确性，给试验带来一些不便。但整个实验的结果基本达到预期的设计目的，验证了设计过程的正确性与设计方法的可行性。

对于整个试验，程序基本能实现控制的要求，自动循环、手动、紧停、报警、卸荷等功能均能实现。通过模拟试验的检验，说明该设计方案基本是合理可行的。

3 结论

整个设计通过模拟试验的检验，程序能够实现控制要求，如自动循环、手动、紧停、报警、卸荷等功能均能实现。说明该设计方案是合理可行的，只要按相關要求连接好各器件即可投入实际生产。本设计采用PLC控制热压机、泥锻机的自动循环，经过样机试验实现了手动操作和自动循环过程，达到了设计的要求。利用了PLC的可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、功能强，维修方便等特点，系统的设计、安装、调试工作量少。

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