引言

20世紀(jì)90年代初,日、法、德等鐵路運輸發(fā)達國家就已經(jīng)開通了時速300km以上的高速列車,我國在"八五"期間開通了時速160km的準(zhǔn)高速列車,目前已開通的復(fù)興號CR400系列列車上檔時速400km,標(biāo)準(zhǔn)時速高達350km。列車高速化對與之配套的列車運行關(guān)鍵技術(shù)之一一制動技術(shù)提出了更高的要求,同時對制動材料的制備技術(shù)及設(shè)備要求也更加嚴(yán)格。最近幾年,我國對高速列車制動盤和閘片進行了很多探索和研究,取得了顯著成績。相關(guān)研究結(jié)果表明,鍛鋼制動盤和粉末冶金閘片配對的摩擦副最為合理。

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

1總體設(shè)計

1.1系統(tǒng)配置

自動配混送系統(tǒng)由無塵投料站、料倉、振動料斗、喂料螺旋、稱重計量倉、卸料閥門、接料輸送車、輸送軌道、豎直提升機、水平移送機、柔性對接機構(gòu)、三維混料機、成品料移送車、水平布料軌道、水平送料皮帶機、壓機等組成?？刂葡到y(tǒng)由上位機(MCGs)和下位機(s7-200和智能儀表)組成,配備掃碼槍和條碼打印機,具備防錯和數(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)采用西門子兩臺s7-200系列的CPU226作為主控制器,第一臺CPU擴展2塊數(shù)字量輸入輸出混合模塊223-1PM22(32入、32出),第二臺CPU擴展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CPU的通信端口PoRT0通過通信卡CP5611與上位機實現(xiàn)MPI通信,通信速率達187.5kb/s,上位機通過通信實時監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場動作,采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并接收上位機傳輸?shù)闹亓繑?shù)據(jù)。PoRT1通過雙絞485通信線與變頻器實現(xiàn)Rs485RUTE通信,控制變頻器啟停、加減速,實現(xiàn)精確配料。

3上位機硬件配置

上位機采用第四代1ntelBBayTBrli1900無風(fēng)扇多串口高性能嵌入式工控機BoxPC、緊湊堅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ReBltekRyL8111F10/100/1000Mbrt/s網(wǎng)絡(luò)接口,11個Rs232(可選5個Rs485),具備浪涌和靜電保護功能,電源輸入具有過流、過電壓和反接保護措施。

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、精加三級給料方式,控制給料精度。在系統(tǒng)中融入條碼防錯系統(tǒng),主料和輔料原料入庫前打印條形碼,條形碼信息包括:原料代碼、入庫日期、原料批號。將條形碼貼在原料的包裝桶(袋)上,由掃描槍掃描后入庫。入庫時,遇到重復(fù)、遺漏掃描時有出錯提示。當(dāng)操作人員往輔料和主料倉內(nèi)投料時,先用掃碼槍對物料進行掃描,其相對應(yīng)的料倉蓋將自動打開,然后將相應(yīng)的物料投入料倉內(nèi),如果拿錯物料,料倉蓋子將無法打開,防止投錯料,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)部功能強大、系統(tǒng)可擴充,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)備等多種國內(nèi)外眾多常用設(shè)備:支持計劃曲線、實時曲線、歷史曲線、Xy曲線等多種工控曲線和報表功能:提供多種配方數(shù)據(jù)和運行策略。MCGs部分組態(tài)畫面如圖5(運行畫面)、圖6(配方畫面)所示。

5結(jié)語

自動混配送系統(tǒng)以s7-200為邏輯控制主體,通過硬接線方式采集現(xiàn)場信號,經(jīng)過復(fù)雜的邏輯運算,將結(jié)果以通信方式傳送給多臺變頻器,控制電機動作,通過接線方式控制現(xiàn)場閥門動作,實現(xiàn)全自動的配料、混料、輸送工藝過程,配料精度高,動作穩(wěn)定可靠,不僅減少了生產(chǎn)過程中工人的勞動強度,同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量,有效降低了現(xiàn)場的粉塵污染。采用MCGs組態(tài)監(jiān)控軟件,實現(xiàn)了粉末冶金閘片生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控,還可在出現(xiàn)問題時進行人工調(diào)整,保證生產(chǎn)的順利進行。該系統(tǒng)已在多個廠家的生產(chǎn)中得到了應(yīng)用,運行結(jié)果表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,配料精度高,混料均勻,完全滿足客戶需求,同時減少了人員投入,節(jié)省了人力成本。