何利源

（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116039）

四輥壓延機儲布液壓站的自動控制系統(tǒng)與維護

何利源

（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116039）

針對傳統(tǒng)四輥壓延機的儲布液壓站系統(tǒng)定速不足的基礎之上，將變頻電機應用在儲布液壓站上，重點介紹了儲布液壓站的結構和工作原理，利用電氣控制系統(tǒng)對儲布電機進行電氣控制。根據(jù)控制流程編寫PLC程序，在保持壓力恒定的基礎之上有效的在PLC系統(tǒng)中對儲布部分的速度進行控制。驗證了利用變頻電機的可行性；為橡膠行業(yè)的機械設備壓延機生產線的儲布液壓系統(tǒng)提供了理論依據(jù)，從而提高了儲布控制精度和穩(wěn)定性，并且節(jié)約了能源，減少滑油損耗。

壓延機；儲布液壓站；自動控制；變頻電機；節(jié)能減耗

隨著現(xiàn)在社會經濟的發(fā)展，國內外輪胎廠也逐漸增多，然而四輥壓延機是輪胎生產企業(yè)的關鍵設備之一，其運行狀況的好壞直接影響到輪胎企業(yè)纖維覆膠簾布的生產、質量和消耗。它的性能對于輪胎質量具有非常大的影響，壓延機的質量不僅對于輪胎的整體性能有著至關重要的影響[1]，對于壓延機的生產效率也非常重要。所以對壓延機的控制系統(tǒng)要求也越來越高，進而需要很強的可靠性和生產能力以及高效率，在壓延機生產線上，儲布裝置的作用是至關重要的，與整條線的連續(xù)性和張力密切相關；在這個大型化、高速化、精密化、高自動化、機構多樣化、自動化程度逐漸提高的年代，在可編程控制器作為運算控制以來，四輥壓延機生產線主機及其輔機都是利用可編程控制器做相應控制，但是國內外首次對儲布系統(tǒng)進行控制，利用變頻電機代替以往的普通電機進行控制，增加了其運行的可靠性和精確性，是儲布液壓站系統(tǒng)的至關重要的前提，從而節(jié)約能源、減少潤滑油損耗。

1　主要組成結構

在橡膠壓延生產線中設有前、后儲布裝置，用來儲存簾布或者貼膠后的掛膠簾布，使生產線保持連續(xù)運轉狀態(tài)，而在有些情況進行卷取過程中，需要停機進行裁斷，但此時又不能讓壓延主機停車，以免造成原材料的浪費及生產率的下降，基于這種情況需要儲布裝置來維持生產線的連續(xù)運行，本文主要描述液壓式儲布裝置，儲布裝置包括兩個輥筒且距離可變的框架、機架以及液壓裝置構成[2]。下框架為固定式，上框架可以上下移動，具體示意圖和液壓原理圖如圖1和2所示。

圖1　液壓式儲布裝置示意圖

圖2　儲布液壓原理圖

圖1中，儲布液壓站裝置包括角位移傳感器、上框架、下框架組成，儲布裝置的作用是在導開和卷取間歇工作時保證壓延機生產線的連續(xù)性，然而液壓站系統(tǒng)的作用是為儲布及張力的建立與調節(jié)提供動力的支持，工作原理是在原有設定的工作壓力情況下，在對其進行調整保證儲布裝置在預先設定的壓力下工作；同時液壓式儲布裝置張力調整可以通過調節(jié)液壓缸的油壓來調整，并且是通過控制卷取速度的方法來達到對儲布裝置的運行狀態(tài)進行控制[3]，根據(jù)液壓原理可以知道這樣會頻繁的使用潤滑油液壓缸，但是本文中為了節(jié)約能源，減少潤滑油的損耗，保證液壓站系統(tǒng)使用的長久性和耐用性，所以在控制系統(tǒng)中利用規(guī)定時間定時補充或減少油壓的方法。

2　電氣-儲布液壓站電機控制設計

儲布器采用儲布液壓的變頻裝置，在控制系統(tǒng)中，壓延機生產線主要利用變頻驅動器，這是PLC控制系統(tǒng)和電機之間的紐帶，一個中間環(huán)節(jié)，因為PLC可編程控制器是屬于弱電范疇，而電機的運行需要強大的額定電壓和電流，所以驅動器的主要作用是放大控制信號，現(xiàn)在的驅動器使得控制系統(tǒng)可以滿足更高、更穩(wěn)定的生產要求[4]，本條生產線的工作流程希望保持在壓力恒定的基礎之上順利進行，因此對于儲布液壓站的變頻器頻率控制非常的重要，在電氣系統(tǒng)控制單元中，根據(jù)電機的類型選擇相對應的驅動器并且對這些驅動器進行適當?shù)慕M網(wǎng)。由于壓延生產線大部分的部件都是利用羅克韋爾的PLC的組件，根據(jù)對生產壓延線整體設計方案，CPU與以太網(wǎng)模塊、Device Net模塊和高速計數(shù)模塊等連接，然而工業(yè)以太網(wǎng)適合用在快速響應和大量傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，“以太網(wǎng)”部分使用了交換機作為中轉設備進行傳輸，變頻器選用的Power Flex 700系列，基于變頻器和以太網(wǎng)之間的傳輸與執(zhí)行對壓延生產線（包括儲布液壓站）進行編輯及設置，從而實現(xiàn)對儲布變頻電機的控制，儲布液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)電氣原理圖如圖3所示。

圖3　儲布液壓站的電氣原理圖

3　PLC控制系統(tǒng)設計

儲布液壓站在整個生產線中是不可或缺的一部分，由于儲布裝置是由液壓系統(tǒng)來驅動，根據(jù)潤滑油的壓力控制輥架的高度來保持張力的恒定，在應用時將儲布液壓站的信號傳送給主控單元，因為工業(yè)上對儲布裝置控制的精度、計算能力、數(shù)據(jù)量、以及中央控制單元CPU的運算速度能力等都有非常高的要求[5]，所以結合這些要求，本條壓延生產線選擇的CPU是羅克韋爾ControlLogix 系列的 1756-L61 型 CPU、I/O模塊選擇的是1756系列、以及網(wǎng)絡模塊等，為了更好的體現(xiàn)生產線的運行狀態(tài)、我們還設置了監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)儲布動作要求流程及保持壓力穩(wěn)定的基礎上，對儲布液壓站的速度在PLC程序中進行設計編程，并且在生產線中有高數(shù)計數(shù)模塊連接裁斷裝置前的計長旋轉編碼器,用來監(jiān)控和反饋生產線的運行速度與簾布的卷取長度等,為卷取與裁斷裝置的啟動提供信號。

儲布設有液壓站啟動按鈕和停止按鈕，當按下儲布液壓啟動按鈕時，當儲布不需要動作時，液壓站的壓力置零，傳送到變頻電機的變頻控制系統(tǒng)，生產設備中利用位移傳感器模擬量進行檢測，在PLC控制中，通過算法的性能指標函數(shù)對其進行分析，經過這種動態(tài)的非線性離散時間系統(tǒng)的特性找出這種控制算法的優(yōu)越性，由于觸摸屏以太網(wǎng)的在線自動監(jiān)控，使得壓延生產線的狀態(tài)能夠實時獲得，形成了在線反饋回路。設計出完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，本方法克服了傳統(tǒng)的儲布液壓站部分開環(huán)控制方法的不足，大大提高了生產的精度和效率。

4　結論

本文實現(xiàn)了變頻電機在壓延機生產線儲布液壓站裝置上的使用，從儲布液壓站的基本組成結構和液壓原理出發(fā)，利用電氣控制系統(tǒng)對儲布變頻裝置進行控制并分析生產線儲布裝置的組態(tài)與通訊；此外，整條生產線PLC通訊模塊是用羅克韋爾ControlLogix 5000軟件完成的，并且是分成幾個模塊進行程序設計編程；本條壓延機生產線儲布液壓站控制系統(tǒng)實際運行后,克服了以前傳統(tǒng)方法的不足，系統(tǒng)運行更加安全、穩(wěn)定、可靠,大大提高了精度，節(jié)約了潤滑油能源、減少成本，具有良好的應用前景。

[1]劉夢華，呂海峰，陶乃義.塑料壓延生產線使用與維修手冊 [M].機械工業(yè)出版社.2007,（2）.

[2]劉安成,李明昊,任延昂，壓延機儲布裝置浮動架位置控制[J].微機應用與自動控制，2012,(38):47～48.

[3]張光明,張孝軍.鐘英.龔學健，四輥壓延機冷卻儲布液壓系統(tǒng)快速故障診斷與維修探討[J].橡膠機械與裝備2012,（10）：40～41.

[4]徐云會.孫鵬.李培培 輪胎胎體簾布油皮膠和隔離膠熱帖的新工藝[J].2015，（16）：41～42.

[5]張弛鋼絲簾布壓延機控制系統(tǒng)設計.2013.

（R-01）

十二五”期間我國丁苯橡膠裝置建設概況

“十二五”期間，我國丁苯橡膠新建和擴建裝置有：杭州浙晨橡膠有限公司10.0萬t/年，天津陸港石油橡膠有限公司10.0萬t/年，福橡化工有限責任公司10.0萬t/年，中國石油撫順石油化工公司20.0萬t/年，浙江維泰橡膠有限公司10.0萬t/年，雙惠橡膠南通有限公司1.5萬t/年，中國石化巴陵石化公司3.0萬t/年，遼寧北方戴納索合成橡膠有限公司5.0萬t/年以及鎮(zhèn)江奇美化工有限公司4.0萬t/年生產裝置。

燕豐 供稿

“十二五”期間我國熱塑丁苯橡膠裝置建設概況

“十二五”期間，我國熱塑丁苯橡膠（SBC）新建和擴建裝置有：天津樂金渤天化工有限公司6.0萬t/年，李長榮化學工業(yè)公司30.0萬t/年，寧波科元塑膠有限公司10.0萬t/年，寧波歐瑞特聚合物有限公司2.0萬t/年，中國石化巴陵石化公司6.0萬t/年，山東聚圣科技有限公司4.0萬t/年，臺橡（南通）實業(yè)有限公司4.0萬t/年以及遼寧北方-戴納索橡膠有限公司5.0萬t/年生產裝置。

燕豐 供稿

(R-01)

Four roll calendar store cloth hydraulic station automatic control system for storage and maintenance

Four roll calender store cloth hydraulic station with automatic control system for storage and maintenance

He Liyuan
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co., Ltd., Dalian 116039,China)

This paper mainly introduced the structure and working principle of store cloth hydraulic station using the electric control system. Verifid the feasibility of using the frequency conversion motor,provided theory basis for the hydraulic system for rubber industry calender production line,so as to improve the accuracy and stability,and also save energy, reduce the loss of lubricating oil.

calender; store cloth hydraulic station; automatic control; frequency conversion motor; energy conservation and consumption reduction

TQ330.493 TG115.28

1009-797X(2016)11-0045-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.013

何利源（1988-），女，2013年畢業(yè)于沈陽化工大學控制理論與控制工程專業(yè)，碩士學位，工程師，主要從事橡膠機械設備的電控系統(tǒng)研發(fā)。

2016-02-02