Automatische Steuerung der hydraulischen Maschine mit

PLC

Abstrakt

  In den meisten Branchen muss die Automatisierung in vielen Bereichen implementiert werden, um die Verarbeitungszeit und den Arbeitsaufwand zu reduzieren. Dieses Projekt implementiert die Automatisierungstechnik, die den Automatisierungsprozess der hydraulischen Pressmaschine mit einer SPS (Programmable Logic Controller) durchführt. Heute wird eine halbautomatische Hydraulikmaschine verwendet, um die Motorteile zu montieren und zu demontieren. Hier wird der Hochdruck für alle Objekte während des Prozesses angegeben. Aufgrund des gleichen Druckniveaus treten hohe Schäden auf. In dieser Projektarbeit wird eine automatische Steuerung der hydraulischen Maschine unter Verwendung einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) vorgeschlagen. Der Endschalter ist mit der Steuereinheit der SPS verbunden. Dieser Endschalter dient zur Steuerung der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Magnetventils in der hydraulischen Maschine. Bei Verwendung dieser automatischen Steuerung werden die Motorteile ohne Beschädigung entfernt. Schlüsselwörter: SPS, Hydrauliksystem

I. EINLEITUNG

  Automatisierung ist einer der Entwicklungsprozesse im heutigen Szenario. Dies kann in Branchen geschehen, in denen mehr Arbeitskräfte im Schutzbereich tätig sind. Dies führt zu Arbeitskräftenachfrage und auch zu Produktionsausfällen. Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird eine SPS eingeführt, bei der mehrere Eingänge mit den einzelnen Ausgängen verarbeitet werden können. In früheren Tagen wurde die SPS durch Drücken der Taste mit der SPS gesteuert, heute wird jedoch die Anzahl der Ports über HMI reduziert. Durch die Spezifikation werden Arbeitsaufwand und E / A-Anschlüsse ebenfalls reduziert. Es kann in der Lage sein, auf verschiedenen Geräten zu arbeiten, indem die Kontaktplanlogik zeitabhängig programmiert wird. Mit Hilfe der Kontaktplanlogik kann eine SPS von kleinen Schaltungen zu komplexen Schaltungen programmieren. Bei dieser Analysemethode wurde die bestehende Methode diskutiert und analysiert, wie der Nachteil überwunden werden kann. Die vorgeschlagene Methode überwindet den Nachteil der bestehenden Methode. Die halbautomatische Maschine wird in CRI-Pumpen zur Demontage der Motorteile verwendet. Der Druck ist für alle Objekte hoch. Aufgrund des hohen Drucks treten beim Entfernen der Teile Beschädigungen auf. Dies ist das in CRI-Pumpen vorhandene System.

  Hydraulische Maschine dient zum Montieren und Demontieren der Motorteile. Es ist eine halbautomatische Maschine. Die Bewegung des Elektromagneten für den Montage- und Demontagezweck befindet sich auf dem gleichen Niveau. Das Druckniveau ist also gleich. Der Motor wird durch Drücken des Schalters gestartet. Danach muss die Abwärts-Taste gedrückt werden, um den Magneten nach unten zu drücken. Für die Aufwärtsbewegung muss die Aufwärts-Taste gedrückt werden. Die Geschwindigkeit des Magnetventils kann nicht gesteuert werden. Die Geschwindigkeit des Elektromagneten wird durch Steuerung der Geschwindigkeit des Motors und auch der Geschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit gesteuert. Dies ist der Betrieb der hydraulischen Maschine.

  Die automatische Steuerung der hydraulischen Maschine ist erledigt. Die Verriegelung zwischen der Aufwärts- und der Abwärts-Taste erfolgt zur Durchführung einer Operation. Der Endschalter dient zum Steuern der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Solenoids der hydraulischen Maschine und zum Abwarten der Zeit. Das Kabel RS232 dient zur Schnittstelle des Programms mit der SPS durch die geeignete Codierung. Bei dieser Technik kann die Zeitverzögerung zum Umwandeln eines Werts in einen anderen Wert jederzeit durch Codieren des Zeitverzögerungswerts in Sekunden oder Millisekunden geändert werden. Es ist universell einsetzbar und benutzerfreundlich für alle Anwendungen. Es reduziert die Anzahl der Ports, die in der SPS für den Ausgang verwendet werden.

II. HYDRAULIKSYSTEM

  Hydraulische Matrizenauflagen werden sowohl auf mechanischen als auch auf hydraulischen Pressen eingesetzt. Sie haben mehrere Vorteile im Vergleich zu einem Luftkissen. Dazu gehören: 1) Im selben Pressbettraum können viel größere Kräfte erzielt werden. 2) Zeitlich festgelegte Kissenverriegelung oder Rücklaufverzögerung: Mit dieser Funktion wird verhindert, dass sich das Teil beim Öffnen der Presse verformt. 3) Die Fähigkeit, den momentanen Kissendruck mit einem Servoventil zu steuern. Dieses Merkmal kann zur Optimierung der Niederhalterkraft verwendet werden, während ein Tiefziehvorgang ausgeführt wird. Durch Steuern des hydraulischen Pressdrucks mit einem Servoventil kann eine Optimierung der Niederhalterkraft erreicht werden. Typischerweise steigt der Druck der luftbetätigten Matrizenpolster zwischen dem anfänglichen Kontakt und dem Ende der Fahrt um 10% oder mehr an. Ein Druckanstieg von bis zu 40% ist typisch für in sich geschlossene Stickstoffflaschen und einige Verteilersysteme. Metallbewegungen auf dem Niederhalter können am Ende des Umformzyklus durch diese Druckerhöhung stark verzögert werden. Das Ergebnis kann ein Versagen aufgrund von Brüchen sein. Ein programmierbares hydraulisches Stempelkissen kann die Kräfte des Niederhalters durch die Umformfolge optimieren.

III. VORGESCHLAGENE METHODE

  In der hydraulischen Maschine wird Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikzylinder geleitet und wird entsprechend dem vorhandenen Widerstand mit Druck beaufschlagt. Die Flüssigkeit wird automatisch durch Steuerventile gesteuert und über Schläuche und Schläuche verteilt. Die Beliebtheit hydraulischer Maschinen beruht auf der sehr großen Kraft, die durch kleine Rohre und flexible Schläuche übertragen werden kann, und der hohen Leistungsdichte und der großen Anzahl von Stellgliedern, die diese Kraft nutzen können. Hydraulische Maschinen werden unter Verwendung von Hydraulik betrieben, wobei eine Flüssigkeit das Antriebsmedium ist.

A.Prinzip:

  Das Pascalsche Gesetz besagt, dass der "Druck, der auf einen Teil einer eingeschlossenen Flüssigkeit ausgeübt wird, verlustfrei auf jeden anderen Teil übertragen wird. Der Druck wirkt mit gleicher Kraft auf alle gleichgroßen Bereiche der Begrenzungswände und senkrecht zu den Wänden. “ Dies ist das Grundprinzip für jedes hydraulische System.

B. Betrieb:

  Da die hydraulische Presse auf der Grundlage des Pascalschen Gesetzes arbeitet, arbeitet sie ähnlich wie das hydraulische System. Eine Hydraulikpresse besteht aus Grundkomponenten, die in einem Hydrauliksystem verwendet werden, das Zylinder, Kolben, Hydraulikrohre usw. umfasst. Die Arbeit dieser Presse ist sehr einfach. Das System besteht aus zwei Zylindern, in die die Flüssigkeit (normalerweise Öl) eingegossen wird der Zylinder hat einen kleinen Durchmesser. Dieser Zylinder wird als Nehmerzylinder bezeichnet. Der Kolben in diesem Zylinder wird so gedrückt, dass er die darin enthaltene Flüssigkeit verdichtet, die durch ein Rohr in den größeren Zylinder fließt.

C. Struktur der hydraulischen Maschine:

  Der größere Zylinder ist als Hauptzylinder bekannt. Der Druck wird auf den größeren Zylinder ausgeübt und der Kolben im Hauptzylinder drückt die Flüssigkeit zum ursprünglichen Zylinder zurück. Die durch den kleineren Zylinder auf die Flüssigkeiten aufgebrachte Kraft führt zu einer größeren Kraft, wenn sie in den Hauptzylinder gedrückt wird. Die hydraulische Presse wird meistens für industrielle Zwecke verwendet, bei denen ein hoher Druck zum Komprimieren von Metallen zu dünnen Blechen erforderlich ist. Eine industrielle Hydraulikpresse verwendet das zu bearbeitende Material zusammen mit Hilfe der Pressplatten, um das Material zu zerkleinern oder zu einem dünnen Blech zu stanzen. Dies ist der Betrieb der hydraulischen Maschine.

D.Hydraulische Pressen:

  Hydraulische Pressen sind eine leistungsfähige Klasse von Werkzeugmaschinen. Sie beziehen die Energie, die sie durch hydraulischen Druck liefern. Der Fluiddruck in einer bestimmten Kammer kann durch die Verwendung von Pumpen und Ventilen erhöht oder verringert werden. Manchmal können Geräte und Systeme verwendet werden, um die Kapazität der Pumpen in stärkeren Pressen zu erhöhen. Diese Pressen können über große Entfernungen und mit konstanter Geschwindigkeit arbeiten. Hydraulische Pressen sind im Vergleich zu anderen Pressenmaschinentypen im Allgemeinen langsamer. Dies beinhaltet einen längeren Kontakt mit der Arbeit; Daher kann die Abkühlung der Arbeit ein Problem sein, wenn ein Teil mit hydraulischer Kraft warm umgeformt wird. Hydraulische Pressen können die leistungsfähigste Pressenklasse sein. Einige sind so groß wie Gebäude und können einen enormen Druck ausüben. Die größten hydraulischen Pressen sind in der Lage, 75.000 Tonnen Kraft aufzubringen. Die gezeigte hydraulische Presse wird zur Herstellung eines Metallschmiedens verwendet.

  Extrusion ist auch eine sehr verbreitete Verwendung für eine solche Presse, obwohl die Extrusion oft horizontal durchgeführt wird. Die Grundprinzipien der hydraulischen Presse sind einfach und basieren auf unterschiedlichen Flüssigkeitsdrücken. Flüssigkeit wird unterhalb des Kolbens in den Zylinder gepumpt, wodurch der Flüssigkeitsdruck unter dem Kolben ansteigt. Gleichzeitig wird Flüssigkeit aus dem oberen Kanal gepumpt, wodurch der Flüssigkeitsdruck über dem Kolben abnimmt. Ein höherer Druck der Flüssigkeit unter dem Kolben als die Flüssigkeit über ihm lässt den Kolben ansteigen. Im nächsten Schritt wird Flüssigkeit unterhalb des Kolbens abgepumpt, wodurch der Druck unter dem Kolben abnimmt. Gleichzeitig wird Flüssigkeit von oben in den Zylinder gepumpt, wodurch der Flüssigkeitsdruck über dem Kolben steigt. Ein höherer Druck des Fluids über dem Kolben als das Fluid unter ihm bewegt den Kolben nach unten.

E.Hydraulische Pressengeschwindigkeiten:

  Die meisten Benutzer der Presse sind es gewohnt, die Druckgeschwindigkeit in Hüben pro Minute zu beschreiben. Die Geschwindigkeit lässt sich leicht mit einer mechanischen Presse bestimmen. Es ist immer Teil der Maschinenspezifikationen. Die Anzahl der Hübe pro Minute, die von einer hydraulischen Presse ausgeführt werden, wird durch Berechnen einer separaten Zeit für jede Phase des Stempelhubs bestimmt. Zuerst wird die schnelle Vorlaufzeit berechnet.

F. Stufen der hydraulischen Presse:

  Als nächstes wird die Presszeit oder der Arbeitshub bestimmt. Wenn eine Verweildauer verwendet wird, wird diese Zeit ebenfalls hinzugefügt. Schließlich wird die Rückhubzeit hinzugefügt, um die Gesamtzykluszeit zu bestimmen.

  Die Verzögerungszeit der Reaktionszeit des Hydraulikventils ist ebenfalls ein Faktor, der für eine genaue Berechnung der Gesamtzeit berücksichtigt werden sollte. Diese Faktoren werden berechnet, um die theoretischen Produktionsraten bei der Bewertung eines neuen Prozesses zu bestimmen. Bei laufenden Jobs reicht das Messen der Taktrate mit einer Stoppuhr aus. Die meisten hydraulischen Pressen gelten nicht als Hochgeschwindigkeitsmaschinen. Im automatischen Modus arbeiten hydraulische Pressen jedoch im Bereich von 20 bis 100 Hüben pro Minute oder höher. Diese Geschwindigkeiten reichen normalerweise für Handarbeit aus. Die daraus resultierenden Produktionsgeschwindigkeiten sind vergleichbar mit denen von mechanischen OBI- und OBS-Pressen, die Einzelhubanwendungen verwenden. Hier ist bei der hydraulischen Maschine kein zusätzlicher Kupplungs- und Bremsverschleiß zu berücksichtigen.

IV. Vorgeschlagene Systemsteuerung mit SPS

  SPS wird als speicherprogrammierbare Steuerung bezeichnet. Es ist ein digitaler Computer, der zur Automatisierung von typischerweise industriellen elektromechanischen Prozessen verwendet wird, z. B. zur Steuerung von Maschinen in Fertigungsstraßen und Fahrgeschäften. Es wird in vielen Branchen eingesetzt. Acht Eingaben und vier Ausgaben werden für das vorgeschlagene System verwendet. Die Verriegelung zwischen den Endschaltern ist für die kontinuierliche Bewegung der Maschine gegeben. Bei dieser automatischen Steuerung wird der Motor durch Drücken der Starttaste gestartet. Der Elektromagnet befindet sich beim Starten des Motors immer in der oberen Position. Bei Verwendung der Controller-Aktion beginnt der Magnet sich nach unten zu bewegen. Die Bewegung des Magnetventils wird durch die Endschalter gesteuert, die mit der Steuereinheit der SPS verbunden sind, die Kontakte öffnen und schließen. Nach Abschluss des Montage- oder Demontageprozesses wird der Motor ausgeschaltet. Dies ist der Betrieb des Systems. Wenn der Elektromagnet die bestimmte Position erreicht, öffnet der Endschalter den Kontakt. Nachdem das Lager des Motors von der Welle entfernt wurde, schloss der Endschalter den Kontakt. Nun fährt der Elektromagnet nach oben. Dies ist der kontinuierliche Prozess, der automatisch abläuft. Der Endschalter steuert die Bewegung des Magneten durch Öffnen und Schließen.

A. Blockschaltbild des vorgeschlagenen Systems:

  Das Blockdiagramm ist für das vorgeschlagene System gezeigt. Für ein einwandfreies und effizientes Arbeiten einer Presse ist es erforderlich, den Druck des Zylinders konstant zu halten, was zum reibungslosen Druckfluss in einem Hydraulikzylinder beiträgt. Sein kann mit Hilfe von PLC sein. Die automatische Steuerung der hydraulischen Maschine erfolgt über eine SPS. Die Verriegelung erfolgt zwischen Auf und Ab. Mit dem Endschalter wird die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Elektromagneten der hydraulischen Maschine gesteuert und die Zeitspanne abgewartet. Für den manuellen Betrieb ist der Druckknopf auf EIN gestellt und bleibt bis zum Ende des Betriebs gleich. Der Motor in der hydraulischen Maschine läuft bis zum Stopp- oder Notfallzustand.

B.Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) mit Ladder Logic:

  Vor dem Aufkommen von Festkörper-Logikschaltungen wurden logische Steuersysteme ausschließlich um elektromechanische Relais entworfen und gebaut. Relais sind im modernen Design alles andere als veraltet, wurden aber in vielen ihrer früheren ersetztFunktionen als Steuergeräte für die Steuerung auf Logikebene, meistens für Anwendungen, die hohe Strom- und / oder Hochspannungsumschaltung erfordern.

  Systeme und Prozesse, die eine Ein / Aus-Steuerung erfordern, gibt es im modernen Handel und in der Industrie, aber solche Steuersysteme werden selten entweder aus elektromechanischen Relais oder diskreten Logikgattern aufgebaut. Stattdessen erfüllen digitale Computer den Bedarf.das programmiert werden kann, um verschiedene logische Funktionen auszuführen. In den späten 1960er Jahren veröffentlichte eine amerikanische Firma namens Bedford Associates ein Computergerät, das MODICON genannt wurde. Als Abkürzung bedeutete es Modular Digital Controller undwurde später der Name einer Unternehmensabteilung, die sich dem Design, der Herstellung und dem Verkauf dieser speziellen Steuercomputer widmete. Andere Ingenieurbüros entwickelten ihre eigenen Versionen dieses Geräts, und es wurde schließlich bekanntnicht proprietär als SPS oder speicherprogrammierbare Steuerung. Der Zweck einer SPS bestand darin, elektromechanische Relais direkt als logische Elemente zu ersetzen, anstatt einen digitalen Festkörper-Computer durch ein gespeichertes Programm zu ersetzendie Verbindung vieler Relais zu emulieren, um bestimmte logische Aufgaben auszuführen. Eine SPS hat viele "Eingangsanschlüsse", über die sie logische Zustände "hoch" und "niedrig" von Sensoren und Schaltern interpretiert. Es hat auch viele ErgebnisseTerminals, über die "High" - und "Low" -Signale an Power-LEDs, Magnetspulen, Schütze, kleine Motoren und andere Geräte ausgegeben werden, die sich für die Ein / Aus-Steuerung eignen. In dem Bemühen, SPSen einfach zu programmieren, ihre ProgrammierungDie Sprache wurde so konzipiert, dass sie den Kontaktplanlogiken ähnelt. Daher würde ein industrieller Elektriker oder Elektrotechniker, der an das Lesen von Kontaktplanlogiken gewöhnt ist, das Programmieren einer SPS für die Ausführung derselben Steuerfunktionen als angenehm empfinden.

  SPSen sind Industriecomputer und daher sind ihre Eingangs- und Ausgangssignale typischerweise 120 Volt Wechselstrom, genau wie die elektromechanischen Steuerrelais, die sie ersetzen sollen. Einige Steuerungen können zwar ein- und ausgebenGleichspannungssignale niedriger Stärke, wie sie in Logikgatterschaltungen verwendet werden, ist dies die Ausnahme und nicht die Regel.

  Die Signalverbindungs- und Programmierstandards unterscheiden sich je nach SPS-Modell etwas, sind aber ähnlich genug, um hier eine "generische" Einführung in die SPS-Programmierung zu ermöglichen. Die folgende Abbildung zeigt eine einfache SPSkann von vorne erscheinen. Zwei Schraubklemmen ermöglichen den Anschluss an 120 Volt Wechselstrom zur Stromversorgung der internen Schaltkreise der SPS (L1 und L2). Sechs Schraubklemmen auf der linken Seite ermöglichen den Anschluss an EingabegeräteTerminal, das einen anderen Eingangskanal mit einem eigenen X-Label darstellt. Die untere linke Schraubklemme ist eine „Common“ -Verbindung, die im Allgemeinen an L2 (Neutral) der 120 VAC-Stromquelle angeschlossen ist.

C. Einschränkungen und Nachfolgesprachen:

  Die Ladder-Notation eignet sich am besten für die Steuerung von Problemen, bei denen nur binäre Variablen erforderlich sind und bei denen die Verriegelung und Sequenzierung der binären Daten das Hauptproblem der Steuerung ist. Wie alle parallelen Programmiersprachen ist die Reihenfolge vonOperationen können undefiniert oder unklar sein; Es sind logische Race-Bedingungen möglich, die zu unerwarteten Ergebnissen führen können. Komplexe Sprossen werden am besten in mehrere einfachere Schritte unterteilt, um dieses Problem zu vermeiden. Einige Hersteller vermeiden dieses Problem durchDie Ausführungsreihenfolge eines Strompfads explizit und vollständig definieren, Programmierer können jedoch immer noch Probleme haben, die resultierende komplexe Semantik vollständig zu erfassen. Analoge Mengen und arithmetische Operationen sind in der Ladder ungeschicktLogik und jeder Hersteller hat verschiedene Möglichkeiten, die Notation für diese Probleme zu erweitern. In der Regel werden Arrays und Schleifen nur begrenzt unterstützt, was häufig zu Duplizierungen von Code führt, um Fälle darzustellen, die in anderen Sprachen auftreten würdenDie Verwendung von indizierten Variablen wird verlangt, da Mikroprozessoren leistungsfähiger geworden sind. Notationen wie sequenzielle Funktionsdiagramme und Funktionsblockdiagramme können die Kontaktplanlogik für einige eingeschränkte Anwendungen ersetzen. Einige neuere SPSen haben möglicherweise alleoder ein Teil der Programmierung, die in einem Dialekt ausgeführt wird, der BASIC, C oder einer anderen Programmiersprache ähnelt, wobei Bindings für eine Echtzeitanwendungsumgebung geeignet sind.

V. SCHLUSSFOLGERUNG

  Das vorgeschlagene System ermöglicht die automatische und halbautomatische Steuerung einer hydraulischen Maschine. Die Pressen werden kontrolliert und die Demontage der Teile erfolgt ohne Beschädigung. Der Zeitverbrauch und die Arbeitskraft werden reduziert. Die ZeitDie Verzögerung kann je nach Lastzustand erfolgen. Dieses Verfahren kann auch zum Überziehen der Motorteile verwendet werden. Dieser Prozess kann in jeder Automatisierungsbranche effektiv eingesetzt werden. Die Freigabe des Objekts nach der Demontage ist gleich.