液压机数字化、自动化改造与应用

韩 伟，张小兵，赵 勇，马 斌，陈金忠

（晋西工业集团防务装备事业部塑料制品分厂，山西太原 030021）

0 引言

为贯彻集团公司设备自动化、数字化建设要求，告别传统手工制造落后局面，迈上信息化、智能化融合发展的智能制造新时代，结合当前分厂人员减少、生产任务增多、现有设备功能无法满足当前生产需求的实际情况，迫切需要使用自动化、数字化程度较高设备，以减轻操作员工劳动强度。新设备应能够加强生产过程监控，需具备设备故障自主诊断、生产过程自动控制、产品工艺参数自动采集、记录等功能，实现生产过程连续控制采集、记录，最终提高产品质量。

围绕产品实物质量提升，减轻工人劳动强度，保障生产平稳运行中心任务，决定组织开展该项目，即对一台已使用18 年以上的老旧设备进行数字化、自动化自主改造。运用传感器等测量手段，努力实现产品全过程、全状态、全要素参数可测、可控，进而切实提高产品实物质量。

1 数字化、自动化改造主要做法

1.1 改造方案

首先需确定该台复合材料制品液压机数字化、自动化改造方案，改造方案架构如图1 所示。

图1 改造方案架构

1.2 改造内容

结合该台复合材料制品液压机实际情况，做好设备改造所需部件的设计、采购、技术准备工作。

（1）完成设备改造电气控制电路图绘制工作，完成接线图、电气原理图等绘制工作，主电路控制原理如图2 所示，模拟量信号接线如图3 所示。

图2 主电路控制原理

图3 模拟量信号接线

（2）结合电气控制电路图确定该复合材料制品液压机数字化、自动化改造所需备件、材料，形成电气元器件清单（表1）。

（3）积极与有关人员沟通，确保电气元器件及时回厂。

1.3 安装和调试步骤

该复合材料制品液压机数字化、自动化改造具体步骤如下：①对压机主缸活塞、缸口密封圈进行更换；②对顶出缸活塞、缸口密封进行更换；③调整检查滑轨润滑、对加热板螺栓进行紧固、检查恒压泵运行情况；④线管材料、线管打标机就位后，开始对电气元器件进行安装；⑤新电气控制柜电气元器件安装完成后，整体更换原有电气控制柜及加热柜；使用西门子博图软件进行触摸屏、PLC 控制程序的编制，西门子博图软件PLC 程序界面如图4 所示；⑥安装位移尺、光电限位开关、三色灯等元器件；⑦结合液压原理图，按照兵器安全标准化要求完成安装8 个电磁换向阀、设备主电源供电组件，做好设备按钮标识、柜体警示标识粘贴工作；⑧分别对设备自动化动作、加热系统、压力系统、通信系统等方面进行调试。

图4 博图软件PLC 程序界面

1.4 调试验收

对设备进行试制，并对试制过程中出现的问题进行解决，最终完成设备终验收投入生产。改造前、后情况如图5 所示。

图5 改造前和改造后现场

2 数字化、自动化改造主要创新点

（1）实现压塑过程焖料、加压、保温等整个过程自动控制，确保压塑过程严格按照工艺参数执行，完全排除以前人操作和监控带来的人为因素影响。

（2）实现压塑过程工艺参数（温度、时间、压力）的实时监测并形成曲线记录，确保生产过程记录的准确性和可追溯性，实时监测并形成曲线记录（图6）。

图6 实时监测并形成曲线记录

（3）设备带有慢速排气功能，慢回高度、排气次数、压力和时间可根据工艺需要调整。液压机根据预设工艺参数自动完成工艺过程中闭模、排气、脱模、顶出的工步动作，可人工设定排气次数、时间、压力及起升高度。

（4）采用工业触摸屏操作界面，充分结合人机工程设计，便于现场控制，同时利于操作参数的修改。可显示温度、压力等参数的实时状况，形成温度、压力曲线；可用于管理人员对数据的分析及使用。

3 取得的成果成效

通过对该复合材料制品液压机自动化、数字化改造，并进行了产品的批量生产，能对过程参数进行精确控制，完全排除人为操作和人为监控带来的不确定因素影响，装料温度、排气次数、加压次数、压力、焖料时间、保温温度、保温时间、泄压温度等过程参数能实现精确控制，保证了工艺纪律的严肃性，大大提高了产品质量稳定性，产品压制质量得到了保证，对提升产品质量意义重大，目前该设备已完成某产品多批生产任务，效果良好。