四辊压延机储布液压站的自动控制系统与维护

何利源

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116039）

四辊压延机储布液压站的自动控制系统与维护

何利源

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116039）

针对传统四辊压延机的储布液压站系统定速不足的基础之上，将变频电机应用在储布液压站上，重点介绍了储布液压站的结构和工作原理，利用电气控制系统对储布电机进行电气控制。根据控制流程编写PLC程序，在保持压力恒定的基础之上有效的在PLC系统中对储布部分的速度进行控制。验证了利用变频电机的可行性；为橡胶行业的机械设备压延机生产线的储布液压系统提供了理论依据，从而提高了储布控制精度和稳定性，并且节约了能源，减少滑油损耗。

压延机；储布液压站；自动控制；变频电机；节能减耗

随着现在社会经济的发展，国内外轮胎厂也逐渐增多，然而四辊压延机是轮胎生产企业的关键设备之一，其运行状况的好坏直接影响到轮胎企业纤维覆胶帘布的生产、质量和消耗。它的性能对于轮胎质量具有非常大的影响，压延机的质量不仅对于轮胎的整体性能有着至关重要的影响[1]，对于压延机的生产效率也非常重要。所以对压延机的控制系统要求也越来越高，进而需要很强的可靠性和生产能力以及高效率，在压延机生产线上，储布装置的作用是至关重要的，与整条线的连续性和张力密切相关；在这个大型化、高速化、精密化、高自动化、机构多样化、自动化程度逐渐提高的年代，在可编程控制器作为运算控制以来，四辊压延机生产线主机及其辅机都是利用可编程控制器做相应控制，但是国内外首次对储布系统进行控制，利用变频电机代替以往的普通电机进行控制，增加了其运行的可靠性和精确性，是储布液压站系统的至关重要的前提，从而节约能源、减少润滑油损耗。

1　主要组成结构

在橡胶压延生产线中设有前、后储布装置，用来储存帘布或者贴胶后的挂胶帘布，使生产线保持连续运转状态，而在有些情况进行卷取过程中，需要停机进行裁断，但此时又不能让压延主机停车，以免造成原材料的浪费及生产率的下降，基于这种情况需要储布装置来维持生产线的连续运行，本文主要描述液压式储布装置，储布装置包括两个辊筒且距离可变的框架、机架以及液压装置构成[2]。下框架为固定式，上框架可以上下移动，具体示意图和液压原理图如图1和2所示。

图1　液压式储布装置示意图

图2　储布液压原理图

图1中，储布液压站装置包括角位移传感器、上框架、下框架组成，储布装置的作用是在导开和卷取间歇工作时保证压延机生产线的连续性，然而液压站系统的作用是为储布及张力的建立与调节提供动力的支持，工作原理是在原有设定的工作压力情况下，在对其进行调整保证储布装置在预先设定的压力下工作；同时液压式储布装置张力调整可以通过调节液压缸的油压来调整，并且是通过控制卷取速度的方法来达到对储布装置的运行状态进行控制[3]，根据液压原理可以知道这样会频繁的使用润滑油液压缸，但是本文中为了节约能源，减少润滑油的损耗，保证液压站系统使用的长久性和耐用性，所以在控制系统中利用规定时间定时补充或减少油压的方法。

2　电气-储布液压站电机控制设计

储布器采用储布液压的变频装置，在控制系统中，压延机生产线主要利用变频驱动器，这是PLC控制系统和电机之间的纽带，一个中间环节，因为PLC可编程控制器是属于弱电范畴，而电机的运行需要强大的额定电压和电流，所以驱动器的主要作用是放大控制信号，现在的驱动器使得控制系统可以满足更高、更稳定的生产要求[4]，本条生产线的工作流程希望保持在压力恒定的基础之上顺利进行，因此对于储布液压站的变频器频率控制非常的重要，在电气系统控制单元中，根据电机的类型选择相对应的驱动器并且对这些驱动器进行适当的组网。由于压延生产线大部分的部件都是利用罗克韦尔的PLC的组件，根据对生产压延线整体设计方案，CPU与以太网模块、Device Net模块和高速计数模块等连接，然而工业以太网适合用在快速响应和大量传输数据的系统，“以太网”部分使用了交换机作为中转设备进行传输，变频器选用的Power Flex 700系列，基于变频器和以太网之间的传输与执行对压延生产线（包括储布液压站）进行编辑及设置，从而实现对储布变频电机的控制，储布液压系统的控制系统电气原理图如图3所示。

图3　储布液压站的电气原理图

3　PLC控制系统设计

储布液压站在整个生产线中是不可或缺的一部分，由于储布装置是由液压系统来驱动，根据润滑油的压力控制辊架的高度来保持张力的恒定，在应用时将储布液压站的信号传送给主控单元，因为工业上对储布装置控制的精度、计算能力、数据量、以及中央控制单元CPU的运算速度能力等都有非常高的要求[5]，所以结合这些要求，本条压延生产线选择的CPU是罗克韦尔ControlLogix 系列的 1756-L61 型 CPU、I/O模块选择的是1756系列、以及网络模块等，为了更好的体现生产线的运行状态、我们还设置了监控系统，根据储布动作要求流程及保持压力稳定的基础上，对储布液压站的速度在PLC程序中进行设计编程，并且在生产线中有高数计数模块连接裁断装置前的计长旋转编码器,用来监控和反馈生产线的运行速度与帘布的卷取长度等,为卷取与裁断装置的启动提供信号。

储布设有液压站启动按钮和停止按钮，当按下储布液压启动按钮时，当储布不需要动作时，液压站的压力置零，传送到变频电机的变频控制系统，生产设备中利用位移传感器模拟量进行检测，在PLC控制中，通过算法的性能指标函数对其进行分析，经过这种动态的非线性离散时间系统的特性找出这种控制算法的优越性，由于触摸屏以太网的在线自动监控，使得压延生产线的状态能够实时获得，形成了在线反馈回路。设计出完整的闭环控制系统。此外，本方法克服了传统的储布液压站部分开环控制方法的不足，大大提高了生产的精度和效率。

4　结论

本文实现了变频电机在压延机生产线储布液压站装置上的使用，从储布液压站的基本组成结构和液压原理出发，利用电气控制系统对储布变频装置进行控制并分析生产线储布装置的组态与通讯；此外，整条生产线PLC通讯模块是用罗克韦尔ControlLogix 5000软件完成的，并且是分成几个模块进行程序设计编程；本条压延机生产线储布液压站控制系统实际运行后,克服了以前传统方法的不足，系统运行更加安全、稳定、可靠,大大提高了精度，节约了润滑油能源、减少成本，具有良好的应用前景。

[1]刘梦华，吕海峰，陶乃义.塑料压延生产线使用与维修手册 [M].机械工业出版社.2007,（2）.

[2]刘安成,李明昊,任延昂，压延机储布装置浮动架位置控制[J].微机应用与自动控制，2012,(38):47～48.

[3]张光明,张孝军.钟英.龚学健，四辊压延机冷却储布液压系统快速故障诊断与维修探讨[J].橡胶机械与装备2012,（10）：40～41.

[4]徐云会.孙鹏.李培培 轮胎胎体帘布油皮胶和隔离胶热帖的新工艺[J].2015，（16）：41～42.

[5]张弛钢丝帘布压延机控制系统设计.2013.

（R-01）

十二五”期间我国丁苯橡胶装置建设概况

“十二五”期间，我国丁苯橡胶新建和扩建装置有：杭州浙晨橡胶有限公司10.0万t/年，天津陆港石油橡胶有限公司10.0万t/年，福橡化工有限责任公司10.0万t/年，中国石油抚顺石油化工公司20.0万t/年，浙江维泰橡胶有限公司10.0万t/年，双惠橡胶南通有限公司1.5万t/年，中国石化巴陵石化公司3.0万t/年，辽宁北方戴纳索合成橡胶有限公司5.0万t/年以及镇江奇美化工有限公司4.0万t/年生产装置。

燕丰 供稿

“十二五”期间我国热塑丁苯橡胶装置建设概况

“十二五”期间，我国热塑丁苯橡胶（SBC）新建和扩建装置有：天津乐金渤天化工有限公司6.0万t/年，李长荣化学工业公司30.0万t/年，宁波科元塑胶有限公司10.0万t/年，宁波欧瑞特聚合物有限公司2.0万t/年，中国石化巴陵石化公司6.0万t/年，山东聚圣科技有限公司4.0万t/年，台橡（南通）实业有限公司4.0万t/年以及辽宁北方-戴纳索橡胶有限公司5.0万t/年生产装置。

燕丰 供稿

(R-01)

Four roll calendar store cloth hydraulic station automatic control system for storage and maintenance

Four roll calender store cloth hydraulic station with automatic control system for storage and maintenance

He Liyuan
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co., Ltd., Dalian 116039,China)

This paper mainly introduced the structure and working principle of store cloth hydraulic station using the electric control system. Verifid the feasibility of using the frequency conversion motor,provided theory basis for the hydraulic system for rubber industry calender production line,so as to improve the accuracy and stability,and also save energy, reduce the loss of lubricating oil.

calender; store cloth hydraulic station; automatic control; frequency conversion motor; energy conservation and consumption reduction

TQ330.493 TG115.28

1009-797X(2016)11-0045-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.013

何利源（1988-），女，2013年毕业于沈阳化工大学控制理论与控制工程专业，硕士学位，工程师，主要从事橡胶机械设备的电控系统研发。

2016-02-02