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石材切割机液压系统

 

1.液压系统的组成及原理
  系统主要由电机泵组、单向阀、调速阀、三位四通电磁换向阀、液压缸,液压缸行程极限位置都有接近开关及其管路和附件等组成。系统的吸油管道和压力油路分别采用滤油器精度为30μm和10μm、5μm来保证油液清洁度要求。其中压力滤油器具有发讯报警装置,当报警时提示用户更换或清洗滤芯。为了防止管道中压力过高,使液压元件损坏,采用两种方法,第一种采用压力表随时监控油压的变化,做出相应的操作; 第二种采用电磁溢流阀调定系统最高压力。回油过程采用温度变送器、过滤器和冷却器控制油温。
  2.液压系统工作过程
  切割机的主要功能为将石材切割成厚度均匀的毛坯,主要完成的动作包括: 纵刀切割、横刀切割、横移切割,换刀由人工手动操作完成。
  2.1纵刀切割
  准备状态下电机泵启动、水泵启动,各阀处于失电状态下,阀处于中位。纵刀切割工艺如下:
  (1)在 PLC的程序控制下电磁阀1DT、3DT得电,刀具下切,接近开关控制 1DT、3DT断电。
  (2)电磁阀13DT得电完成切割行程,接近开关控制13DT断电。
  (3)电磁阀2DT、4DT得电控制抬刀的高度,接近开关控制掉电,打开电磁阀9DT抬高控制台并延时10s同时用接近开关作为保护作用。
  (4)电磁阀14DT得电使轨道伸出,接近开关控制其伸缩位置,打开电磁阀10DT 得电控制台下降并延时10s,此时如压力变送器超压如6MPa时关闭阀14DT并且报警阻挡,完成纵切过程的切割,这样重复以上操作即完成纵刀切割的过程。
  2.2横刀切割
  在准备状态下电机工作,各阀处于失电状态,横刀切割工艺如下:
  (1)电磁阀3DT、5DT得电,刀具下切,接近开关控制3DT、5DT失电。
  (2)电磁阀13DT得电走横刀,走刀过程中活塞杆碰撞接近开关,接近开关13DT 掉电,这时一个切割的行程完成。
  (3)电磁阀4DT、6DT得电,控制抬刀的高度并关闭电磁阀,电磁阀9DT得电提升控制台高度并延时10s,接近开关控制9DT掉电,确保其达到安全高度。
  (4)电磁阀14DT得电使轨道伸回,接近开关控制伸回位置,采用压力变送器控制其压力超过 6MPa时,报警并阻挡,电磁阀 11DT得电降低控制台高度并延时10s,接近开关控制下降的位置,这样可以重复以上操作即完成横切的过程。
  2.3刀具横移
  在准备状态下电机工作,各阀处于失电状态,刀具横移工艺如下:
  (1)电磁阀 2DT、4DT、6DT 得电,油缸活塞杆运动来碰撞接近开关,控制 2DT、4DT、6DT 失电。
  (2)电磁阀 7DT 得电油缸推动刀具横移,直至碰撞接近开关使7DT失电。
  (3)电磁阀 9DT 得电抬高操作台,升高到碰到接近开关使其失电,电磁阀9DT得电并延时10s,电磁阀8DT得电拉回液压杆,碰撞到接近开关 8DT 掉电。
  2.4转向换刀
  在准备状态下电机工作,各阀处于失电状态,处于中位,人工转向换到工艺如下:
  (1)电磁阀2DT、4DT、6DT得电,活塞杆撞击接近开关控制掉电。
  (2)电磁阀11DT得电,使其中心顶油缸的得电上升,这时需要人工操作控制其停止上升,人工推转定位,完成操作后按动开关,电磁阀 12DT得电使中心顶油缸下移并延时 10s,以上完成转向的控制。
  3.液压系统的特点
  此系统工作平稳,由于液压油具有一定缓冲和阻尼作用,在一定程度上可以消除或缓和系统刚性碰撞产生的冲击、振动和噪声。在安置中心顶的液压缸时,采用了液控单向锁的方式,防止了由于活塞因重力的作用而下落,对液压缸不仅有支承作用,而且液控单向阀可以使油路长时间保压。当电磁换向阀处于中位时,两个液控单向阀互锁,可封闭液压缸两腔的油液,这时活塞就不能因外力作用而产生移动,实现液压缸锁紧,由于液压缸两腔的有效工作面积相差很大,在活塞退回时,液压缸右腔排油量骤然增大,此时若采用小流量的滑阀,会产生节流作用,限制活塞的后退速度;若加设液控单向阀,在液压缸活塞后退时,控制压力油将液控单向阀打开,便可以顺利地将右腔油液排出。系统的液压缸带有缓冲,使运动过程平稳,减少冲击,而且采用了分流阀,使缸运动更加平稳,减少震动。
  4.电气控制系统设计
  4.1 PLC 类型的选择
  SIMATICS7-200系列 PLC 适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化,其突出表现在以下几个方面:①极高的可靠性;② 丰富的指令集;③易于掌握;④丰富的内置集成功能;⑤实时特性;⑥强劲的通讯能力;⑦丰富的扩展模块。基于上述的几个方面,所以在本控制系统中选择S7-200系列 PLC 作为电控系统主机。在 S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等。经综合分析此液压系统有34个数字量输入,2个模拟量的输入,18个数字量的输出,根据I/O点数及程序容量,选择CPU226作为主机,选择有4个模拟量输入端口的EM231作为扩展模块,选择有16 输入/16 输出性能参数的EM223数字量混合模块作为扩展模块。
  4.2软件设计
  对于石材切割机的工作过程,通过对纵切,横切,横移及人工转向换刀的分析,系统可采用顺序控制的方法,即每一步动作都是在前一步运动完成的基础上进行,再进行下一步动作。
  5.结论
  这种基于 PLC 控制的石材切割机液压控制系统满足设计要求,可以实现纵切、横切的自动循环功能,能极大地提高生产的自动化程度,并减轻了工人的劳动量,进而节约人力资源,具有很强的实用性。

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