750KG空气锤的PLC改造

赵树权 唐兴贵

摘 要：750KG空气锤动力驱动系统及电控系统多而复杂，加上设备陈旧，基本失去使用功能。通过对该设备的驱动部分改造，取消原有动力供应系统新增电液锤驱动头、动力头及氮气驱动系统，经过PLC进行逻辑控制实现了机、电、液、气一体化，使老旧设备重焕生机。

关键词：空气锤；电液锤；霍尔开关；PLC；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.225

0 前言

空气锤工艺技术水平低下，噪音大，而且耗能高产出低。电液锤技术成熟，已占领了现在的锻锤市场。有些单位在是购置新的液压锻锤设备，还是改造现有的空气锤上进行着选择。对于投入使用时间长，但是由于设备利用率不太高，机体完好，以及锤身和砧坐部份刚性强度较好的空气锤，如果进行改造，可以节约一半的购买资金。下面将以750KG空气锤为例进行“换头”改造工作。

1 电液锤动作原理分析

电液锤驱动系统的主体是一个箱体，作为工作时短期容油的油箱，该箱体又称连缸梁。中间连有主缸并与外部气缸相连，气缸充有氮气（2.5～3.5MPa）。主缸侧下部有二个孔分别与快速放油阀（二级阀）和保险阀连通。液压站来的高压油通过管路进入连缸梁右上侧安装的主控阀和蓄能器中，上部通过管路接大气罐，蓄能器下部的油腔直接和主控阀相通。电液驱动头的基本动作是提锤和打击两种，即“气压驱动，液压蓄能”。当提锤时，油泵和蓄能器来的高压油克服锤头的自重和活塞上部氮气压力的作用使锤头上升，同时将活塞上腔的氮气压缩蓄能；打击时，活塞的下腔的高压油断开卸荷，靠活塞上部氮气气体膨胀，加上锤头系统的重力使锤头系统产生加速向下形成打击。

2 电气控制的设计要求及实现

本系统主要以可编程控制器PLC为控制核心，结合各电控和仪控元器件实现液、气路卸荷与电机的Y-△降压起动。整个控制能充分地完成对系统的起动、停止、故障检测与保护、显示与报警、卸荷与加载、有必要时强行停机等功能。以下就电气控制的要求以及相应的软、硬件设计配置作说明。

2.1 电液锤电机保护功能

电液锤电机保护功能中采用功能齐全、动作可靠的新型的电机综合保护器，反时限特性曲线精度高，能对各种对称性故障和非对称性故障进行保护。（1）当出现三相电流不平衡时，断相指示灯点亮并锁定。当电机故障后保护器给PLC一信号，同时故障电机停机，对应的“某号电机故障”显示灯闪烁且蜂鸣器发声报；（2）当电机起动或发生过载时，过载指示灯亮，保护器内延时电路按积分曲线进行计算，如过载时间小于设定时间，则过载指示灯自动熄灭，否则一直长亮且保护动作；（3）正常工作时，电源指示灯亮。

2.2 电液锤卸荷功能

所谓卸荷也就是卸掉负荷。当电机带动油泵不是将油液供给系做功，而是通过打开电磁溢流阀直接将油液返回油箱，此时电机近似于空载运行，称为卸荷，反之系统正常工作时，由电机带动油泵将高压油供给系统做功，电气上实为电机带负荷；也就是说，在该系统中加载和卸荷是通过电磁溢流阀的关闭和打开来实现的。当卸荷载系统中发生时，对应的指示灯亮要亮；反之则对应的指示灯要灭。

2.3 电液锤中液位检测功能

液位检测在电液锤中作用很大，防止油位过低，主泵产生吸空，在液压站油箱主泵吸油腔上装有一支液位传感控制继电器。油位过低并且低于我们的设定值，液位检测开关中的常开触点闭合送给PLC信号，系统会强制停机，同时液位检测开关中的常开触点闭合信号促使“液位低”显示灯闪烁且蜂鸣器发声报警。

2.4 超失压保护功能

超压和失压只有一种可能，不可同时产生，因此，共用一个显示灯指示。当出现超压或失压时，对应的电机停止运行，蜂鸣器发声报警，同时相应的“某号超失压”显示灯闪烁。在油箱上安装了耐震电接点压力表，分别监测单台泵的动态工作压力，当压力升高使动态指针与上限指针接通时，耐震电接点压力表给PLC一信号，虽然理论上应该卸荷，但也可能因电磁阀、单向阀等设备原因，导至不能卸荷，8-10秒钟后对应的电机停机。

2.5 电液锤油温控制功能

改造过程中设置了一套油温控制系统在系统中，由传感器检测温度并通过数显仪输出。数显仪安装在电气控制柜内，传感器安装在能准确检测油温的油箱内。在温度设定上下限温度值50?C，上限温度值60?C。当到达上限值60?C时，主电机则强行停机（冷却泵外），同时“油温高”显示灯闪烁且蜂鸣器发声报警，当油温重新降低到 60?C以下后才能重新起动主电机。

3 S7-200逻辑梯形图

图1是电液锤控制系统部分梯形逻辑图。型号为西门子S7-200（CPU226）输入、输出各20点。系统的输入端接入霍尔开关、电接点压力表、液位控制器、温控传感器等控制元器件，根据工艺原理通过对PLC进行逻辑编程，实现对一号泵、电磁溢流阀等的控制，最终完成空气锤改造为电液锤的电气控制要求。

4 结束语

电液锤改造后实现了机、电、液、气一体化，结构紧凑合理，重量大为减小，钳工平日只需少量调整和紧固。由PLC作为主控系统结构简单，抗干扰能力强，操作方便，维护容易，且具有较高的性价比，实际使用工作可靠，效果良好。对于企业拥有大量750KG空气锤且保养较好的，适合进行如上所述的改造。

参考文献：

[1]贵阳万里锻造新技术公司电液锤改造方案[J].

[2]华满香，刘小春主编.电气控制与PLC应用[J].人民邮电出版社，2009.

[3]牛克仁.蒸、空气锤改造为电液锤节能效果显著[J].设备管理与维修，2008（06）.