《冶金自动化》２００８年Ｓ１ 全液压模锻锤控制系统的设计和实现 董 波 （中国重型机械研究院信息与控制研究所，陕西西安７１００３２） 摘要：介绍洛阳第一拖拉机厂的全液压模锻锤控制系统的目的、控制形式、控制原理，并提供了系统的主要硬件 结构和程序框图。 关键词：模锻锤；级联起动；ＰＬｃ 次谐波对工厂电网的污染。 ０概述 在传统的锻造汽车曲轴等工件的过程中，主 要依靠蒸气模锻锤锻造，这样不仅能耗大而且设 备的故障率很高。全液压模锻锤以液压作为动力 源，与以往的蒸气模锻锤相比具有以下优点： １设备及功能 ，全液压模锻锤由液压油缸、电磁阀、蓄能器、 液压冷却系统、锤头和模座组成，如图１所示。 软起动器 （１）高效全液压动力驱动技术使得液压锤 在极短的行程中获得巨大动能成为可能，因而使 锻锤的高频率连续锻造成为现实，大大提高了锻 锤的工作效率。 （２）节能该锤的传动效率极高，为蒸气模锻 锤的数倍。打击能量的精确控制能避免多于量的 打击，节能效果更为显著。 （３）高精度 由ＰＬＣ程序输出控制打击以及 对打击能量的精确控制，可以大大提高加工质量 及模具使用寿命。 （４）低噪音锻锤的噪声是不可避免的，但可 降低。如果锻锤打击能量足够，不需要多次打击 金属温度计 图ｌ全液压模锻锤装置示意图 １．１设备的组成 液压站五台功率为７５ ｋｗ的主油泵电机（１ ４ ～５。），型号是Ｙ２８０ｓ４；额定电流１３９．７ Ａ；一台功 即能使锻件成形，或者打击能量可以控制，给足锻 率为７．５ ｋＷ过滤油泵电机，平时为常开运行。电 件成形需要的打击能量，但不多给，情况就大不一 磁溢流阀：ＤＣ２４ Ｖ，２个。霍尔元件：ＤＣ２４ Ｖ，２个。 样。传统锻锤打击能量是不可调的，经常用足最 电接点双金属温度计：ＤＣ２４ Ｖ，２个。油箱油位控 大能量，其实是不需要的。操作人员也习惯于多 制继电器：ＤＣ２４ Ｖ，１个。回油滤油器堵塞发讯元 打几下，实际是多余的。而全液压模锻锤就可以 件：ＤＣ２４ Ｖ，１个。报警元件（警灯、蜂鸣器）。 根据调节蓄能器的气缸压力调节打击能量。 １．２设备的工作原理 综上所述，全液压模锻锤既环保节能又大大 （１）１’～５４液压泵的起动要求空载起动，即电 降低了设备的故障率，起到了节约生产成本和提 磁阀不通电。起动要求用一套软起动器级联起动 高工件质量的目的。 五台电机。每个电机起动后，两个电磁阀同时延 本次电气控制系统采用了三菱（Ｆｘ２ｎ拼ＭＲ 时通电，开始向蓄能器上压，油泵打出的油进入蓄 型）ＰＬＣ和施耐德Ａ－ｒＳ ４８软起动器，实现了级联 能器。蓄能器的油打满后，会带动蓄能器中装着 起动，降低了因直起电机时的大电流而产生的多 的一个小磁缸向上运动，碰到霍尔元件后发讯使 收稿日期：２００７一ｌＯ．２０；修改稿收到日期：２００７—１２．１２ 作者简介：董波ｆ １９７９．），男，陕西乾县人，助理工程师，主要从事冶金自动化方面的电气设计与调试。 ·７３０· 《冶金自动化》２００８年ｓ１ 电磁阀断电，电磁溢流阀卸荷，主系统卸压，油泵 件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是 进行空循环。当锤头动作，蓄能器内的压力油减 一套可以满足多样化广泛需要的ＰＬＣ。 少，蓄能器中装着的小磁缸向下运动，碰到霍尔开 施耐德ＡＴＳ ４８软起动器的软起动和软停止 关设定的下限位置时，霍尔元件接通并发讯，电磁 单元是一种有６个晶闸管的控制器，它们用于功 阀通电，开始向蓄能器上压，油泵供压力油。 率范围在４ ｋｗ～１ ２００ ｋＷ范围内的三相鼠笼式异 （２）当液压系统油温超过４０℃时，冷却系统 步电机的力矩控制、软起动和软停机。它提供带 开始起动；油温超过５０℃时，起动蜂鸣器报警，并 有机器和电机保护功能的软起动和减速功能，同 在操作台上的状态组合灯上显示“温度高”进行报 时还具备与控制系统通信的功能。这些功能是设 警；油温超过６０℃时，起动蜂鸣器报警，主油泵、 计用于离心机、泵、风扇、压缩机以及输送机等应 电机自动停机，但冷却系统继续冷却，并在操作台 用场合。施耐德ＡｒｌｌＳ ４８高性能的算法对提高设 上的状态组合灯上显示“温度过高”进行报警。两 备的可用性、安全性和设置易用性起了显著作用。 台冷机组的电源控制设在电控柜内。给每台机组 ２．２控制原理 单独设一开关，制冷系统的运行与停止由温度计 发讯控制。制冷机组带有远程温控装置。 （３）当液压系统油位超过下限时，油箱油位控 制继电器接通，输出一个信号，起动蜂鸣器报警， 主油泵，电机自动停机，并在操作台上的状态组合 灯上显示“液压油位低”进行报警；当液压系统油 位超过上限时，油箱油位控制继电器接通，输出一 个信号，在操作台上的状态组合灯上显示“液压油 位高”进行报警。 （４）液压系统还设置了回油滤油器堵塞发讯 元件，当过滤器中的滤芯由于杂物过多而堵塞的 时候，回油滤油器堵塞发讯元件会输出一个信号， 起动蜂鸣器报警，在操作台上的状态组合灯上显 示“回油滤油器堵塞”进行报警，提示维护人员更 换滤芯。 （５）系统设置运行、调压两种状态的转换开 关。运行状态为电磁阀自动通电和断电状态。调 压状态为电磁阀始终得电，方便调试时调整压力。 本系统采用ｌ台软起动器（Ａ１）级联起动５台 主泵，控制原理图如图２所示。 ２．２．１ 起动 当一Ｑ１，一Ｑ１ｌ，一Ｑ２１，一Ｑｎｌ全部合闸后， ＰＬｃ接收到运行信号时，会首先使一ＫＭｌ，一ＫＭｌｌ 吸合；延时２ ｓ后ＰＬｃ程序输出使继电器ＫＡ２吸 合，其辅助触点ＫＡ２一０２闭合，使进入Ｌ１３端子的 信号始终为１。ＰＬＣ程序输出使继电器ＫＡｌ先吸 合再失电，其辅助触点ＫＡｌ一０１先闭合再打开，使 进入ＲｕＮ端子的信号为脉冲信号。此时软起动 器（Ａ１）进入工作状态，使电机Ｍ１起动至额定转 速，软起动器（Ａ１）的端子Ｒｌｃ输出一个信号给 ＰＩ．ｃ。ＰＬｃ得到这个信号后吸合一ＫＭｌ２，释放 一ＫＭｌｌ。这样，通过软起动器（Ａ１）起动一台电机 的过程结束。 ２．２．２停机 停机在ＰＬｃ中判断，具体如下： （１）起动过程中，一ＫＭｌ，一ＫＭｌｌ吸合，软起 动器（Ａ１）在工作状态时，遇到紧急情况，需要停 （６）在软起动器发生故障时，发出报警信号。 车，按下停机按钮时，ＰＬＣ程序输出使继电器ＫＡ３ 在紧急情况需要停止模锻锤运行的动作时，按下 先吸合再失电，继电器ＫＡ３的辅助触点一Ｃ３先打 操作台的急停按钮，会立刻切断整个控制回路电 开再闭合，使进入ｓＴＯＰ端子的信号为脉冲信号。 源，从而使所有设备失电停止，确保人身和设备的 此时软起动器Ａ１进入自由停车状态，ＰＬＣ程序输 安全。 出释放一ＫＭｌ，一ＫＭｌｌ，使电机Ｍ１惯性停车。 ２ ２．１ 电气控制系统的组成和控制原理 系统组成 全液压模锻锤电气控制系统由三菱（Ｆｘ２ｎ． （２）起动结束，旁路运行时，一ＫＭｌ２吸合 一ＫＭｌｌ释放，电机Ｍｌ在旁路状态。遇到紧急情 况或需要停车，按下停机按钮时，ＰＬＣ程序输出释 ６４ＭＲ型）ＰＬＣ和一台施耐德ＡＴＳ ４８软起动器及 放一ＫＭｌ，一ＫＭｌ２，使电机Ｍｌ惯性停车。 旁路接触器组成。 ３软件构成 ＦＸ２ｎ型ＰＬＣ的特点是小型化、高速度和高性 能，在Ｆｘ系列中属于最高档次，其输出为继电器 输出，负载能力较强。可以适用于在多个基本组 ＰＬＣ控制流程图如图３所示。 ４结束语 洛阳第一拖拉机厂的全液压模锻锤项目经生 ．７３１． 《冶金自动化》２００８年ｓ１ 电机ｌ 电机２ 电机ｎ 图２级联控制原理 图３ 产厂与设计单位的密切合作，于２００５年５月初投 入生产，生产实践证明，该系统运转良好，满足工 ·７３２· ＰＬＣ流程图 艺要求，达到了设计要求。 ［编辑：张胜］