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液压自动拉拔机控制系统
  液压自动拉拔机作为铜铝扁材连续挤压生产线用辅机,主要用于铜铝扁材拉拔、定尺,提高型材表面硬度和弹性极限。
  经液压自动拉拔机拉拔后,可以使挤压后的铜铝型材最终成型和定尺,增加了材料的利用率,极大地改善了铜排的表面质量。
  液压自动拉拔机自动化程度高、能耗低,一改传统链条拉车劳动强度大,能耗高,噪音超标,环境污染严重,拉拔后的型材易变形、擦伤,汗渍油污等缺点。
  拉拔机控制系统针对拉拔机设备超长、功能单元相对独立、设备运输有拆解要求等特点设计,采用先进的FRnet分布式I/O现场总线架构,既满足设备自动化控制需求,也能实现拉拔机完全手动操作,同时简化了设备电缆布置。

1.控制系统构成
  液压自动拉拔机控制系统包括主控柜、液压泵站控制箱、机头控制箱、机身控制箱、机尾控制箱、操作台及各种分线盒组成,分线盒包括一只泵站分线盒、六只托架分线盒等,还包括各主要行程开关和安装附件。
  其中机头控制箱、机身控制箱、机尾控制箱、操作台分别设置有远程I/O单元(子站),通过现场总线网络(FRnet)和主控柜内的iPAC主控控制器连接。

1.1 主控柜
   主控柜完成90KW动力配电、75KW主油泵电机星三角启动、矫直电机变频控制、电磁铁和风机控制,泵站电磁阀控制、基本仪表显示、各控制箱的动力配电等。主控制柜尺寸1000×500×1900mm。

1.2 液压泵站控制箱
   液压泵站控制箱完成产品锯切、产品油泵、松开加紧、前进后退的控制。

1.3 机头控制箱
   机头控制箱完成原料锯切、拉拔回程、1#与2#小车、原料锯电机、原料润滑油泵、1#滚轴电机等的网络控制。

1.4 机身控制箱
  机身控制箱完成气托、3#与4#小车、2#滚轴电机等的网络控制。

1.5 机尾控制箱
   机尾控制箱完成拉拔停止、5#、6#与7#小车、钳口加紧松开、3#滚轴电机等的网络控制。

1.6 操作台
  操作台采用琴式结构,操作台配置了10英寸WeinView触摸屏和基本手动操作按钮开关,软硬件界面简洁美观实用,能够在线显示拉拔机当前运行状态,可完成生产过程控制操作设定。

2.系统架构
  本系统采用泓格科技公司产品,应用现场总线控制方式,分为主控站、机头子站、机身子站、机尾子站和操作台子站。
  现场总线采用FRnet现场总线架构。
  系统架构图如下图所示:
 
 
3.应用说明
3.1 主控站
  主控站主控制器采用iPAC产品,具体型号为IP-8447,iPAC产品产品结构紧凑,工业级无风扇运行,支持SoftPLC,具有专用嵌入式操作系统MiniOS7,支持串口、以太网、CAN总线、FRnet总线连接。
  iPAC 产品主要由4部分组成,主控单元(MCU),I/O扩展单元,I/O模块和一个专用的嵌入式操作系统——MiniOS7 。MiniOS7是泓格自行开发的类DOS嵌入式操作系统,比ROM-DOS系统更加强大,极短的启动时间,内建硬件检测功能,直接支持丰富的扩展模块,并支持多种总线扩展。
  由于主控站中有许多I/O信号,因此配I-8504W、I-8053W及I-8057W等模块,进行信号采集与电气等控制。
   主控站中的PAC实际应用图如下:

3.2 I/O子站
  I/O子站分为主控站、机头子站、机身子站、机尾子站和操作台子站。
  I/O现场总线采用FRnet现场总线架构,FRnet是基于RS485的高速现场总线,运用Token-stream通讯技术。高速模式为1Mbps,固定扫描周期0.72ms,低速模式250Kbps,固定扫描周期2.88ms。
  本系统中远程I/O都是逻辑控制,对响应速度要求不高,因此在主控制器中插入一块I-8172W通讯模块,并采用250KBPS通讯速率,为均衡通讯负荷,将I-8172W的两个通讯口全部利用,其中Port0 连接机身和机尾子站,Port1连接机头和操作台子站。
  每个子站中配置FRnet I/O模块,分别为FR-2053T和FR-2057T。各接近开关、行程开关等信号以及电磁阀控制信号等都接入这些模块中。
  为增加可靠性,编程时在程序中增加两个通讯端口与各子站的通讯状态监测,一旦某个子站通讯出现故障系统则报警,同时设备停止运行,保证设备工作安全性。
  子站中的FRnet总线产品实际应用图如下:

3.3 通讯总线
  通讯总线为FRnet总线,FRnet总线物理上连接与RS485总线相似,工程实施时采用普通2芯双绞电缆连接即可,各子站模块并接,接线非常方便同时也节省了很多成本。

3.4 操作站
  操作站为触摸屏与按钮方式,触摸屏采用威纶10”屏,与IP-8847的COM3口通过RS485的方式连接,触摸屏与主控制器采用MODBUS RTU协议进行数据通讯。
  各按钮开关指示灯接入FRnet现场总线I/O模块实现网络控制。
  操作站实际应用外形图如下:
 
     下图为操作屏应用画面:
 
4.控制系统特点
  (1)控制系统具有手/自动运行功能,具有多重保护,操作方便安全。
  (2)采用泓格公司IPAC控制器,具有I/O配置灵活,通讯方式多元化、可靠性高等优点。
  (3)采用FRnet总线,简化系统接线,节约成本,同时方便了系统的维护。
  (4)性能价格比高,泓格提供大容量的I/O模块,在更精简的模块体积内提供更多的I/O连接通道,可充分减少对控制柜容积的需要。
  (5)抗干扰能力强,整套系统中有大功率电机运转,还有变频器运行,但整套系统都能可靠运行,目前液压自动拉拔机已有近20套在全国各地及俄罗斯、印度、法国等地运行。

 
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