Автоматизация участка прессов глубокого выдавливания

На одном из уральских заводов совместно со специалистами научно-производственной фирмы «Гидромеханика» проведен комплекс работ по разработке, изготовлению и поставке оборудования, внедрению системы электрогидравлического управления участком прессов глубокого выдавливания. Комплекс оборудования поделён на два самостоятельных, но взаимосвязанных узла: источника гидропитания и оборудование участка прессов.

Источник гидропитания предназначен для подготовки и подачи рабочей жидкости в напорную магистраль высокого давления. Это давление создаётся девятью насосами, работающими на общую магистраль, рабочее давление в которой составляет 200 кГ/см² при расходе 3 м³/мин. Источник гидропитания включает в себя:

· блоки насосных агрегатов оригинальной конструкции с быстродействующими регуляторами давления, позволяющие осуществлять его стабилизацию в магистрали без использования крупногабаритных гидроаккумуляторных станций;

• · систему коммутации гидравлических потоков с контролем их состояния;
• · систему фильтрации рабочего тела;
• · систему стабилизации температуры с высокоэффективным теплообменником;
• · питающие емкости и насосы подпитки всасывающей магистрали.

Суммарная электрическая мощность основных насосных агрегатов составляет 1 188 кВт.

Участок прессов глубокого выдавливания состоит из трёх гидравлических прессов. Технологическим циклом предусмотрена поочередная работа прессов: пресс №1 осуществляет две подготовительные операции по циклограммам, пресс №2 производит основную обработку заготовки, а пресс №3 – калибровочный, он задаёт точный размер детали. Движение рабочего механизма пресса вниз и вверх осуществляется рабочим и возвратным гидроцилиндрами. Управление гидроцилиндрами и регулирование скоростей их перемещения осуществляется многокаскадной электрогидравлической схемой усиления. Силовая часть схемы образована мощными дистрибуторами оригинальной конструкции, которые управляются от электрогидралических распределителей с пропорциональным управлением.

В соответствии с делением комплекса оборудования осуществлено и разделение систем управления на систему управления источником гидропитания и систему управления участком прессов. Взаимные блокировки и связанное управление системами реализованы на уровне дискретных сигналов.

Система управления источником гидропитания предназначена для решения следующих задач:

• · контроль состояния гидравлических распределителей с ручным управлением и управление аппаратами с электрическим управлением для создания безаварийных условий включения насосных агрегатов;
• · поочередный плавный запуск электродвигателей насосов с последующим переключением на питание от сети;
• · контроль состояния всех электроприводов источника гидропитания;
• · стабилизации температуры рабочего тела;
• · контроль уровня рабочего тела в питающих емкостях;
• · контроль загрязненности фильтров;
• · контроль давления во всасывающей и напорной магистралях;
• · формирование сигналов взаимосвязи с системой управления участком прессов.

Система управления построена на базе ПЛК серии FX с модулями аналогового и дискретного ввода-вывода.

Алгоритмом запуска источника гидропитания предусматривается последовательное включение насосных агрегатов и подключение их к напорной магистрали для снижения динамических нагрузок как на трубопроводы и гидроаппаратуру, так и на питающую электрическую сеть. При этом запуск насосов производится через устройство плавного пуска (УПП), общее для всех насосов. Использование УПП в режиме ограничения пускового тока позволило достичь оптимально согласованных характеристик электрической и гидравлической частей оборудования. Автоматика контролирует правильность запуска и сигнализирует о перегрузке двигателя. Один из девяти насосов может находиться в резерве или на профилактическом обслуживании. Время запуска каждого насоса не более 10 секунд с общим временем пуска не превышающим 600 сек.

Питающая сеть разделена на 2 фидера по 1250 А, поэтому предусмотрена коммутация входных цепей УПП для включения разных групп насосов. Для коммутации и защиты силовых цепей УПП и электродвигателей насосов используются контакторы S-N220 и автоматические выключатели компактного типа NF250-SGW производства Mitsubishi Electric.

Всего для реализации алгоритма управления источником гидропитания используется более 70 входных и выходных сигналов. Система управления предусматривает работу источника в ручном и автоматическом режимах, причем ручной режим используется, как правило, для проведения наладочных работ. Конструктивно система выполнена в виде шита, состоящего из 3-х панелей шкафного исполнения размером 200×1200×500 мм. На передние двери панелей выведены органы управления и сигнализации.

Система управления участком прессов решает следующие задачи управления:

• · регулирование положения дистрибуторов по сигналам аналоговых датчиков перемещения;
• · реализация циклограмм управления прессами (каждый пресс имеет свой уникальный алгоритм управления);
• · ввод и корректировка уставок и параметров циклограмм для обеспечения возможности оптимизации технологического процесса при изменении условий работы;
• · обеспечение безопасности работы персонала с использованием многоступенчатых блокировок и сигнализаций;
• · формирование сигналов взаимосвязи с системой управления источником гидропитания.

Реализация описанных выше задач осуществляется системой управления на базе ПЛК серии FX и панели оператора МАС Е100.

Регулируемое положение плунжеров дистрибуторов обеспечивает необходимые для исполнения технологического процесса скорости перемещения рабочих механизмов (ползуна) пресса. Контур регулятора положения реализован алгоритмом ПЛК с использованием сигнала аналогового датчика положения. Полный ход плунжера дистрибутора составляет 30 мм. За счет высокого быстродействия замкнутой системы регулирования обеспечивается уверенное удержание плунжера дистрибутора в заданном положении.

Программой ПЛК предусмотрено функционирование прессов по сложному циклическому алгоритму, где для фиксации точек перехода внутри полного цикла каждого пресса используются либо сигналы положения ползуна пресса, либо временные диаграммы. При этом  использование панели оператора обеспечивает возможность корректировки параметров циклограмм при настройке пресса. Кроме того, на панели оператора индицируется количество циклов прессования произведённых гидропрессом за период с начала эксплуатации, для каждого пресса, скорость и изменение скорости ускоренного и рабочего хода, а также темп увеличения скорости рабочего хода, для режима движения ползуна вниз для гидропрессов №2, №3.

Большое внимание при работе прессов уделено системам безопасности. В первую очередь, это условие обеспечивается блокировками, разрешающим работу, в определенный момент времени, только одного из прессов. При этом управление возможно с двух спаренных пультов.

Для предупреждения персонала о возможном движении прессов при включении источника гидропитания включаются звуковой и световой (оранжевый светофор) сигналы. Индикация готовности прессов осуществляется установленными на постах управления лампами зеленного цвета. Сама станция гидропитания не включится, если ползуны гидропрессов не находятся в верхнем положении, которое отслеживается датчиками положения. Для такого взаимного согласования, образована связь между системами управления на уровне дискретных сигналов. Причем, при обрыве связи блокируется работа систем.

Комплекс работ по внедрению системы электрогидравлического управления участком прессов глубокого выдавливания позволил полностью автоматизированный технологический процесс прессования и обеспечить условия для повышения производительности работы всего оборудования. Создание автоматизированной системы значительно упростило работу обслуживающего персонала при гарантированном обеспечении качества продукции. Использование развитых алгоритмов управления позволило реализовать высокоэффективную систему безопасного управления.