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汇川技术产品在铝型材挤出双牵引机的应用
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摘 要:本文主要介绍了汇川高性能伺服(矢量变频器)和PLC/HMI在带飞锯的单牵引和双牵引机型的成功应用,本系统全部采用汇川产品,并且采用高速总线Canlink实现PLC的远程控制和伺服(变频器)控制,速度模式或者扭矩模式控制切换方便,响应快,完全满足客户目前的设备稳定、高效的需求。
关键词:双牵引机、PLC、Canlink、现场总线、矢量变频器、速度闭环转矩限、转矩控制速度限、RS485通信

一:系统简介

铝型材双牵引机是铝型材挤出机将铝棒高温加热后,在挤出机挤出端通过模具挤出成型各种规格形状的铝型材,铝型材牵引机是从其出口夹住铝材,并且牵引到一定长度后切断而送到储料台架上,为了提高牵引效率,双牵引指有两个小车轮流交替牵引铝材,牵引机在牵引过程中采用扭矩模式,保证稳定的恒张力,和基础挤出速度保持一致,其目的使铝材在牵引过程中不变形;但是在交接完成后,为了提高效率,小车以速度模式高速返回。飞锯主要在2个小车交接的时候切断铝材。

其中2个小车分别由两台电机链条传动,每台小车都有独立的液压控制铝型材夹紧放松系统,而靠近挤出机出口的小车还带有铝材定长切割系统。

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二:行业现状

广东铝材设备近几年,随着政府整顿和规范市场秩序力度的加强和市场竞争优胜劣汰机制作用的进一步发挥,中国铝合金型材工业在总量快速增长的同时,内部结构也发生了明显的变化,产业开始逐渐走向成熟。据统计,国内铝合金型材生产厂家数已从顶峰时期的1,200多家减少至700多家广东铝材设备,而一大批产品技术水平低、质量差、档次低的小型铝型材加工厂已逐渐被淘汰。与此同时,大断面、大吨位、技术先进的挤压机开始落户中国,表面处理技术也由以往的色调单一、品种稀少、质量低下的状况,向多色多彩、品种齐全、品质优良的方向发展。目前,中国铝合金型材工业已经跨越了以数量增长为特征的初级发展阶段,初步进入了以提高产品内在质量、丰富产品种类、依靠综合实力参与市场竞争的新阶段。

出于传统使用的各种单牵引机普遍存在故障率高、冲击大、运行平稳性差、起动控制性能差、电耗高、维修成本大、维修难度大等缺陷,为解决以上诸多问题,现研制了此新型牵引机;本机型具以下几方面特点:
1、使用新型轨道,大大提高了导向精度,使牵引头运行更平稳、阻力更小;
2、夹料机头不安装夹料动力装置,机头重量仅100公斤,是普通机头重量的1/4,从而使得运行过程冲击小、起停灵敏,有效的提高了控制性能,同时牵引电机功率也降低了1/3;
3、夹料机头无控制箱及控制元件,无须为机头控制系统故障而操心,极大的减少了故障率,也降低了维修难度;无滑触线和集电器等重要易损件,减少了使用维护成本;
4、牵引电机使用伺服电机或者4/8极双速变频电机,使牵引机低速牵引时有足够的平稳运行频率,消除了低速牵引时爬行及牵引力不稳的问题;
5、本机型使用双钢丝绳传动,靠挤压机端安装了夹料托板和压爪动作的气动机构;
6、PLC以通讯方式控制伺服或者变频器的参数,有效控制各速度段的起停和速度段间的平滑过渡,使得运行流畅可靠无冲击,有效提高铝材质量;

三:设备工艺介绍
1、铝型材牵引传动的示意

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2、传动动作原理
1)首先,铝型材切割牵引小车1停留在铝型材锻压机口原点A处,等待挤出铝型材,铝型材小车2停留在B等待小车1将铝型材牵引过来交接。
2)当铝型材挤出一定的长度时候,铝型材牵引切割小车1开始夹紧铝型材,以适当的稳定牵引速度和力牵引铝型材前进,当达到C点,小车2开始与小车1同步速度启动运行前进的同时夹紧铝型材,小车1的夹紧松开后,就立即高速返回到原点A处等待小车2将牵引铝型材长度到达。
3) 小车2牵引前进到设定的铝型材长度的D点,小车1又开始启动与小车2同步速度和合适牵引力前进同时夹紧,在前进的同时,小车1上飞锯开始切割。
4) 当小车1上飞锯切割完成,小车2就开始高速前进,将铝型材送到储料台位置停止放松夹紧,放下铝型材后,高速返回到点B处,再次等待小车1牵引铝型材到位。
5) 以上的循环周而复始,从而达到牵引的作用,保证锻压机连续工作。

四:汇川的解决方案

1、汇川电气控制原理图

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2、电气配置BOM表

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3、汇川方案介绍

本控制系统分三个独立的控制部分组成:铝型材牵引切割小车1、铝型材牵引小车2、两台小车伺服传动部分。对于小车1、2分别用H2U列14点的PLC控制,并且做独立系统控制编程,两台小车传动部分采用汇川IS500伺服或者MD380系列变频器。

其中以64点PLC作为主站,其他2个PLC和伺服(变频器)作为从站,它们之间采用canlink协议(100-500K速率)链接来实现通信交换数据。

汇川伺服的极限保护功能可以不通过PLC编程就能实现设备之间的防撞保护。

同时汇川伺服具有回原点功能,无需编程,通过伺服接口信号实现,如下:

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4、系统控制要点

1、要求伺服或者变频器具有稳定的扭矩特性;
2、两小车高速返回原点定位准确;
3、小车在单牵引或者双牵引时候,能够实现扭矩和速度快速切换;
4:扭矩模式下伺服启动,通过先给定大扭矩实现启动加速过程,等系统克服惯量问题造成加速缓慢后,在把扭矩调整到正常扭矩大小;尤其在小车交换的时候,速度和扭矩的切换无停顿现象;
5、第一次的两小车在牵引铝型材交接和切割时候,实现速度同步控制,以及牵引力的平衡传递实现。
6、通信控制必须稳定,在滑轨瞬间接触不良时,能够准确判断是通信瞬间中断还是长久中断,如果发生故障,系统能够安全停止运行,并提供准确报警信息,以便维护;

五:汇川的解决方案的优势

1:系统方案成熟应用,控制效果得到客户的高度认可;
2:PLC编程简单易用,网络配置方便;安全的加密特性;

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3:伺服高响应性和过载能力

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文章内容仅供参考 (投稿) (2015-6-1)
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