自动配混送系统在粉末冶金摩擦材料生产中的应用

引言

20世纪90年代初,日、法、德等铁路运输发达国家就已经开通了时速300km以上的高速列车,我国在"八五"期间开通了时速160km的准高速列车,目前已开通的复兴号CR400系列列车上档时速400km,标准时速高达350km。列车高速化对与之配套的列车运行关键技术之一一制动技术提出了更高的要求,同时对制动材料的制备技术及设备要求也更加严格。最近几年,我国对高速列车制动盘和闸片进行了很多探索和研究,取得了显著成绩。相关研究结果表明,锻钢制动盘和粉末冶金闸片配对的摩擦副最为合理。

我国用于粉末冶金粉体生产的配料、混合、输送等设备在自动化程度和生产过程控制精度等方面,与国外先进技术、装备相比存在一定差距,无法满足高端产品的生产需求。为尽快改变国内产品结构,制造高端产品以满足国内外需要,提高生产设备的自动化程度,精确控制生产过程中的配料精度,满足国内环保要求,最大程度地保护现场操作人员的身心健康成为当务之急。

1总体设计

1.1系统配置

自动配混送系统由无尘投料站、料仓、振动料斗、喂料螺旋、称重计量仓、卸料阀门、接料输送车、输送轨道、竖直提升机、水平移送机、柔性对接机构、三维混料机、成品料移送车、水平布料轨道、水平送料皮带机、压机等组成。控制系统由上位机(MCGs)和下位机(s7-200和智能仪表)组成,配备扫码枪和条码打印机,具备防错和数据追溯功能。

1.2工艺流程

粉末冶金闸片的生产工艺流程如图1所示。

1.3电气控制拓扑

电气控制拓扑如图2所示。

2PLL硬件配置

该系统采用西门子两台s7-200系列的CPU226作为主控制器,第一台CPU扩展2块数字量输入输出混合模块223-1PM22(32入、32出),第二台CPU扩展1块数字量输入输出混合模块223-1PL22(16入、16出)以及4块数字量输出模块222-1HF22(8出)。两台CPU的通信端口PoRT0通过通信卡CP5611与上位机实现MPI通信,通信速率达187.5kb/s,上位机通过通信实时监控设备现场动作,采集现场数据并接收上位机传输的重量数据。PoRT1通过双绞485通信线与变频器实现Rs485RUTE通信,控制变频器启停、加减速,实现精确配料。

3上位机硬件配置

上位机采用第四代1ntelBBayTBrli1900无风扇多串口高性能嵌入式工控机BoxPC、紧凑坚固的全密封铝合金箱体和大面积铝鳍散热结构,1ntelAtomBBayTBrli1900双核处理器,内存容量8GB,2个ReBltekRyL8111F10/100/1000Mbrt/s网络接口,11个Rs232(可选5个Rs485),具备浪涌和静电保护功能,电源输入具有过流、过电压和反接保护措施。

4系统软件及编程

4.1PLC编程

在编程之前,深入分析粉末冶金闸片的工艺配方、动作逻辑,再绘制系统工艺流程图,如图1所示。根据工艺要求的配料精度选用适宜的控制模式,采用大加、中加、精加三级给料方式,控制给料精度。在系统中融入条码防错系统,主料和辅料原料入库前打印条形码,条形码信息包括:原料代码、入库日期、原料批号。将条形码贴在原料的包装桶(袋)上,由扫描枪扫描后入库。入库时,遇到重复、遗漏扫描时有出错提示。当操作人员往辅料和主料仓内投料时,先用扫码枪对物料进行扫描,其相对应的料仓盖将自动打开,然后将相应的物料投入料仓内,如果拿错物料,料仓盖子将无法打开,防止投错料,以此杜绝由于误投料造成的产品投诉、成本损失。PLC编程采用s7-200编程软件西门子V4.0syEP7MrcTow1NsP9,使用易读的梯形图(LAD),部分程序如图3、图4所示。

4.2组态软件编程

组态软件采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的MCGs6.2通用版,MCGs6.2通用版界面友好、内部功能强大、系统可扩充,支持数据采集板卡、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备等多种国内外众多常用设备:支持计划曲线、实时曲线、历史曲线、Xy曲线等多种工控曲线和报表功能:提供多种配方数据和运行策略。MCGs部分组态画面如图5(运行画面)、图6(配方画面)所示。

5结语

自动混配送系统以s7-200为逻辑控制主体,通过硬接线方式采集现场信号,经过复杂的逻辑运算,将结果以通信方式传送给多台变频器,控制电机动作,通过接线方式控制现场阀门动作,实现全自动的配料、混料、输送工艺过程,配料精度高,动作稳定可靠,不仅减少了生产过程中工人的劳动强度,同时提高了产品质量,有效降低了现场的粉尘污染。采用MCGs组态监控软件,实现了粉末冶金闸片生产过程的实时监控,还可在出现问题时进行人工调整,保证生产的顺利进行。该系统已在多个厂家的生产中得到了应用,运行结果表明该系统运行稳定可靠,配料精度高,混料均匀,完全满足客户需求,同时减少了人员投入,节省了人力成本。