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大理石拋光機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

  
評論: 更新日期:2015年03月11日

 由于天然大理石具有不規(guī)則性,有缺邊,掉角,所以在很長一段時間內(nèi),大理石的表面拋光都采用人手進行拋光,成本高,效率低。為了更好的解決人力成本與效率的問題,本文展開對大理石大板拋光機的自動控制系統(tǒng)進行全面分析,以實現(xiàn)大理石板材的全自動拋光。
    在天然石材墻地磚的加工史上,由于石材板面的不規(guī)則性,對加工設(shè)備的要求極高,導(dǎo)致很長一段時間內(nèi),還處在落后的人手進行打磨拋光。人工拋光的勞動強度極大,而且不是流水線作業(yè),生產(chǎn)效率極低,石板材板面大,容易碎裂,對人生安全構(gòu)成了一定威脅,固自動化的拋光生產(chǎn)線需求極大。
    雖然我國石材設(shè)備制造業(yè)已初具規(guī)模,但是加工水平依然處于比較初級的階段。多數(shù)設(shè)備功能單一,而且依賴造價較高、對環(huán)境要求苛刻以及維修維護困難的進口設(shè)備。隨著電氣技術(shù)的快速發(fā)展,特別是高性能PLC,矢量控制變頻器的功能變的更加強大,為更好的適應(yīng)石材加產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高石材拋光機的拋光效率,本設(shè)計從多方面為石材拋光機配備先進的自動化控制系統(tǒng)。
    本機的電氣系統(tǒng)主要用于控制皮帶傳動機構(gòu),橫梁擺動機構(gòu),磨拋電機,磨拋電機升降機構(gòu),以及各機構(gòu)監(jiān)測和保護,以實現(xiàn)拋光機的全自動控制。電氣系統(tǒng)主要采用西門子300系列PLC,安川A1000系列變頻器,輔以電子尺、光電傳感器、編碼器、壓力檢測開關(guān)等低壓電氣構(gòu)成。
    安川A1000系列變頻器
    安川A1000系列變頻器屬于高性能矢量變頻器,其具有出色轉(zhuǎn)矩特性,能夠?qū)崿F(xiàn)高起動轉(zhuǎn)矩,只有0.5HZ的頻率輸出的情況下都有200%力矩輸出。而且采用過勵磁制動,有效縮短了減速時間,使機械傷害降到最低。
    西門子PLC
    本機采用的西門子314C-2DP系列PLC,運行速度快,而且采用profibus-dp通信協(xié)議,具有良好的抗干擾能力與通用性。314C系列PLC本身帶有4個高速計數(shù)器,4個模擬量輸入,2個模擬量輸出,還有多個數(shù)字量輸入輸出點,具有良好的經(jīng)濟適用性。
    進板掃描機構(gòu)
    采用64個光電開關(guān)對板材的橫向規(guī)格進行掃描,再輔以編碼器記錄板材的縱向規(guī)格。兩者均進入PLC,可以把在PLC內(nèi)部把整個板材外形轉(zhuǎn)化成矩陣的形式,記錄下矩陣的那個點缺板掉角,就可以很簡單的進行數(shù)據(jù)運算。同時每個拋光磨頭的位置也記錄在大矩陣當(dāng)中,當(dāng)拋光磨頭的矩陣與板材矩陣重疊的時候,就可以判斷該板材已經(jīng)到達該磨頭下方,磨頭可以降下來磨板。這就能實現(xiàn)板材缺損檢測功能,使磨頭能夠自動避讓。
    橫梁擺動機構(gòu)
大理石拋光機擺動橫梁上掛有16個磨拋電機,負重極大,而且來回擺動,擺動幅度也只有2.1米。要使板材拋光后光潔亮麗,必須高速打磨,固擺動速度與磨頭速都要很快。對橫梁擺動機構(gòu)的控制,是一個嚴(yán)酷的要求。
    大本機采用安川A1000系列變頻器,變頻器的選取必須滿足PCN≥K1KPM/ηcosΦ
    K1:容量過載系數(shù),通常取1.1~1.2倍,
    K:電流波形的修正系數(shù),(PWM)方式取1.05~1.1
    η:電動機的效率,通常取約0.85
    cosΦ:電動機的功率因數(shù),通常約0.75
    PM:負載所需求的電動機軸的輸出功率(KW)
    由于是橫梁是短距離來回擺動,固會出現(xiàn)頻繁的高速換向,需要選用2個4045B,連接的電阻器型號為20KW,13.6歐姆,以釋放換向時的巨大電流。由于慣性極大,而且剛啟動時候要獲得較大的起動轉(zhuǎn)距,調(diào)試過程中都要實施電機參數(shù)自學(xué)習(xí),達到最優(yōu)化的運行模式。
   橫梁上安裝有編碼器進行閉環(huán)控制,通過PLC的高速計數(shù)器模塊,可用于記錄橫梁擺動的位置,通過PLC控制變頻器在什么速度,什么位置換向。另外PLC也能通過編碼器正確判斷磨頭是不是在板材上方。磨頭在板材上方的時候,磨頭才能下來磨板。
    皮帶傳動機機構(gòu)
    皮帶傳動機構(gòu)主要用于輸送板材,采用變頻控制,可以有效適應(yīng)不同板材的加工工藝要求。傳動輥筒上安裝有編碼器,用于記錄板材前行的位置,只有當(dāng)板材到達該磨頭,磨頭才能下降。沒有板材的時候,磨頭自動升起。皮帶傳動變頻器只采用簡單的V/F控制,因為皮帶是一直往前走,而且對速度等要求不高。
    磨頭升降機構(gòu)與磨頭電機
    整機上共有16個拋光磨頭電機,電機功率為11KW,同時啟動的話電流沖擊極大。固本系統(tǒng)采用按順序啟動,為防止磨拋效果不好,需要在拋光磨頭與橫梁都完全啟動的情況下才能夠使傳動皮帶轉(zhuǎn)動,板材行走,以使板材行走過程中一定會磨到。
    磨頭升降采用氣缸電磁閥控制,直接通過PLC輸出點驅(qū)動升降。除了保障輸出狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)外,氣缸控制比液壓控制,更能避免剛性接觸使板材碎裂。
    各個磨頭上都配有電子尺,采用模擬量輸入到PLC,通過線性轉(zhuǎn)換,磨頭升降高度20mm對應(yīng)27648模擬量。磨頭配有電子尺就能精確的檢測到磨料磨損情況,當(dāng)磨料用完的時候,報警停機,磨頭自動升起,這樣就磨頭就不會打爛板材,人也不用每時每刻觀察磨料損耗程度。
    保護機構(gòu)
    整機設(shè)有多個保護機構(gòu),以防止機器故障對人或機器帶來不必要的傷害。整機上裝有西門子MP277觸摸屏,用于監(jiān)控報警與生產(chǎn)運行狀況。分別設(shè)有如下報警
    a.磨料缺損保護
    b.低氣壓保護
    c.缺水保護
    d.橫梁前后限位保護
    e.翻門保護
    .編碼器損壞保護

    目前整機已經(jīng)投入使用,而且使用效果很好,極大的提高了生產(chǎn)效率。當(dāng)前高效、高質(zhì)以及自動化程度高的機械越來越受到人們的青睞,伴隨著市場的不斷壯大,石材加工設(shè)備正朝著加工能力更強,性價比更高,更加智能化,人性化的方向發(fā)展。
 

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