自動(dòng)配混送系統(tǒng)在粉末冶金摩擦材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

引言

20世紀(jì)90年代初,日、法、德等鐵路運(yùn)輸發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)通了時(shí)速300km以上的高速列車(chē),我國(guó)在"八五"期間開(kāi)通了時(shí)速160km的準(zhǔn)高速列車(chē),目前已開(kāi)通的復(fù)興號(hào)CR400系列列車(chē)上檔時(shí)速400km,標(biāo)準(zhǔn)時(shí)速高達(dá)350km。列車(chē)高速化對(duì)與之配套的列車(chē)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)之一一制動(dòng)技術(shù)提出了更高的要求,同時(shí)對(duì)制動(dòng)材料的制備技術(shù)及設(shè)備要求也更加嚴(yán)格。最近幾年,我國(guó)對(duì)高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)和閘片進(jìn)行了很多探索和研究,取得了顯著成績(jī)。相關(guān)研究結(jié)果表明,鍛鋼制動(dòng)盤(pán)和粉末冶金閘片配對(duì)的摩擦副最為合理。

我國(guó)用于粉末冶金粉體生產(chǎn)的配料、混合、輸送等設(shè)備在自動(dòng)化程度和生產(chǎn)過(guò)程控制精度等方面,與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、裝備相比存在一定差距,無(wú)法滿足高端產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。為盡快改變國(guó)內(nèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),制造高端產(chǎn)品以滿足國(guó)內(nèi)外需要,提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度,精確控制生產(chǎn)過(guò)程中的配料精度,滿足國(guó)內(nèi)環(huán)保要求,最大程度地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的身心健康成為當(dāng)務(wù)之急。

1總體設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)配置

自動(dòng)配混送系統(tǒng)由無(wú)塵投料站、料倉(cāng)、振動(dòng)料斗、喂料螺旋、稱(chēng)重計(jì)量倉(cāng)、卸料閥門(mén)、接料輸送車(chē)、輸送軌道、豎直提升機(jī)、水平移送機(jī)、柔性對(duì)接機(jī)構(gòu)、三維混料機(jī)、成品料移送車(chē)、水平布料軌道、水平送料皮帶機(jī)、壓機(jī)等組成?？刂葡到y(tǒng)由上位機(jī)(MCGs)和下位機(jī)(s7-200和智能儀表)組成,配備掃碼槍和條碼打印機(jī),具備防錯(cuò)和數(shù)據(jù)追溯功能。

1.2工藝流程

粉末冶金閘片的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

1.3電氣控制拓?fù)?

電氣控制拓?fù)淙鐖D2所示。

2PLL硬件配置

該系統(tǒng)采用西門(mén)子兩臺(tái)s7-200系列的CPU226作為主控制器,第一臺(tái)CPU擴(kuò)展2塊數(shù)字量輸入輸出混合模塊223-1PM22(32入、32出),第二臺(tái)CPU擴(kuò)展1塊數(shù)字量輸入輸出混合模塊223-1PL22(16入、16出)以及4塊數(shù)字量輸出模塊222-1HF22(8出)。兩臺(tái)CPU的通信端口PoRT0通過(guò)通信卡CP5611與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)MPI通信,通信速率達(dá)187.5kb/s,上位機(jī)通過(guò)通信實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作,采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并接收上位機(jī)傳輸?shù)闹亓繑?shù)據(jù)。PoRT1通過(guò)雙絞485通信線與變頻器實(shí)現(xiàn)Rs485RUTE通信,控制變頻器啟停、加減速,實(shí)現(xiàn)精確配料。

3上位機(jī)硬件配置

上位機(jī)采用第四代1ntelBBayTBrli1900無(wú)風(fēng)扇多串口高性能嵌入式工控機(jī)BoxPC、緊湊堅(jiān)固的全密封鋁合金箱體和大面積鋁鰭散熱結(jié)構(gòu),1ntelAtomBBayTBrli1900雙核處理器,內(nèi)存容量8GB,2個(gè)ReBltekRyL8111F10/100/1000Mbrt/s網(wǎng)絡(luò)接口,11個(gè)Rs232(可選5個(gè)Rs485),具備浪涌和靜電保護(hù)功能,電源輸入具有過(guò)流、過(guò)電壓和反接保護(hù)措施。

4系統(tǒng)軟件及編程

4.1PLC編程

在編程之前,深入分析粉末冶金閘片的工藝配方、動(dòng)作邏輯,再繪制系統(tǒng)工藝流程圖,如圖1所示。根據(jù)工藝要求的配料精度選用適宜的控制模式,采用大加、中加、精加三級(jí)給料方式,控制給料精度。在系統(tǒng)中融入條碼防錯(cuò)系統(tǒng),主料和輔料原料入庫(kù)前打印條形碼,條形碼信息包括:原料代碼、入庫(kù)日期、原料批號(hào)。將條形碼貼在原料的包裝桶(袋)上,由掃描槍掃描后入庫(kù)。入庫(kù)時(shí),遇到重復(fù)、遺漏掃描時(shí)有出錯(cuò)提示。當(dāng)操作人員往輔料和主料倉(cāng)內(nèi)投料時(shí),先用掃碼槍對(duì)物料進(jìn)行掃描,其相對(duì)應(yīng)的料倉(cāng)蓋將自動(dòng)打開(kāi),然后將相應(yīng)的物料投入料倉(cāng)內(nèi),如果拿錯(cuò)物料,料倉(cāng)蓋子將無(wú)法打開(kāi),防止投錯(cuò)料,以此杜絕由于誤投料造成的產(chǎn)品投訴、成本損失。PLC編程采用s7-200編程軟件西門(mén)子V4.0syEP7MrcTow1NsP9,使用易讀的梯形圖(LAD),部分程序如圖3、圖4所示。

4.2組態(tài)軟件編程

組態(tài)軟件采用北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGs6.2通用版,MCGs6.2通用版界面友好、內(nèi)部功能強(qiáng)大、系統(tǒng)可擴(kuò)充,支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等多種國(guó)內(nèi)外眾多常用設(shè)備:支持計(jì)劃曲線、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、Xy曲線等多種工控曲線和報(bào)表功能:提供多種配方數(shù)據(jù)和運(yùn)行策略。MCGs部分組態(tài)畫(huà)面如圖5(運(yùn)行畫(huà)面)、圖6(配方畫(huà)面)所示。

5結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)混配送系統(tǒng)以s7-200為邏輯控制主體,通過(guò)硬接線方式采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),經(jīng)過(guò)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算,將結(jié)果以通信方式傳送給多臺(tái)變頻器,控制電機(jī)動(dòng)作,通過(guò)接線方式控制現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的配料、混料、輸送工藝過(guò)程,配料精度高,動(dòng)作穩(wěn)定可靠,不僅減少了生產(chǎn)過(guò)程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量,有效降低了現(xiàn)場(chǎng)的粉塵污染。采用MCGs組態(tài)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)了粉末冶金閘片生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控,還可在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行人工調(diào)整,保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。該系統(tǒng)已在多個(gè)廠家的生產(chǎn)中得到了應(yīng)用,運(yùn)行結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,配料精度高,混料均勻,完全滿足客戶需求,同時(shí)減少了人員投入,節(jié)省了人力成本。