引言
我國(guó)是世界上缺材少林國(guó)家之一,，據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),，到2010年我國(guó)的木材消費(fèi)需求將達(dá)到2.1億立方米，而缺口達(dá)6000萬(wàn)立方米,，其中人造板工業(yè)占相當(dāng)大的消費(fèi)比例,，因此提高人造板生產(chǎn)效率意義重大。熱壓機(jī)作為人造板生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,，直接決定了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量,，而熱壓機(jī)性能的好壞又在很大程度上取決于其控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。針對(duì)現(xiàn)有熱壓機(jī)采用繼電接觸控制,使壓機(jī)的控制線路較為復(fù)雜,、觸點(diǎn)太多而故障率高的問(wèn)題,，提出在熱壓機(jī)控制系統(tǒng)中采用PLC控制，可省去部分繼電器和閉鎖觸點(diǎn),，簡(jiǎn)化控制線路,，提高設(shè)備可靠性。PLC選CPU224 CN,，后面帶上一個(gè)UniMAT的UN223模塊,。
一、基本工作原理
實(shí)驗(yàn)熱壓機(jī)是木材加工工業(yè),、科研單位,、高等院校等的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備之一,，可作纖維板、刨花板,、膠合板,、表面裝飾板、塑料板等的熱壓實(shí)驗(yàn)之用,。除了加熱系統(tǒng)外,，其工作特征和結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)型熱壓機(jī)基本相同。圖1為本文所研究的熱壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,。熱壓機(jī)上壓板2固定,，正常工作時(shí)通過(guò)控制位于壓機(jī)底部的柱塞缸，使得柱塞5帶動(dòng)下壓板4向上移動(dòng),，將板坯壓實(shí),；經(jīng)過(guò)熱壓處理后，柱塞5帶動(dòng)下壓板4向下移動(dòng),，到位后為下一次工作做準(zhǔn)備,。根據(jù)人造板生產(chǎn)工藝的要求，在壓機(jī)工作過(guò)程中,，關(guān)鍵是位置控制和壓力控制,，系統(tǒng)是通過(guò)比例流量閥來(lái)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)位置控制,。
二,、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
首先要滿足設(shè)備在生產(chǎn)中的可靠性。因原設(shè)備控制部分元件多,，控制線復(fù)雜,，排查故障非常困難，為此,，可以考慮熱壓機(jī)油缸升降的控制部分采用PLC控制,，在滿足要求的情況下，盡量減少輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn),，使得整體設(shè)備可靠性提高,；另外，考慮到設(shè)備檢修,、保養(yǎng)和對(duì)新的板種的試生產(chǎn)，需要在控制線路中加入手動(dòng),、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),；在檢修時(shí)，為防止升起的壓板因誤操作發(fā)生位移,，加裝了保護(hù)開(kāi)關(guān),，當(dāng)開(kāi)關(guān)置于保護(hù)狀態(tài),，即使發(fā)生誤操作，因有電氣互鎖,，也不至于使壓板發(fā)生下移,。基于以上設(shè)計(jì)思路,，根據(jù)壓機(jī)工作流程,，確定了17個(gè)輸入點(diǎn)和14個(gè)輸出點(diǎn)，共31個(gè)點(diǎn),，采用CPU224產(chǎn)品（該產(chǎn)品有10個(gè)輸入點(diǎn),，10個(gè)輸出點(diǎn)）連接UN223（該產(chǎn)品有16個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)）,。結(jié)合該系列熱壓機(jī)特點(diǎn),，設(shè)計(jì)了控制線路，并編制了控制程序,；輸入和輸出量編址見(jiàn)表1,。
表1 膠合板熱壓機(jī)各輸入輸出編址
三、工作原理與控制過(guò)程
以快速貼面壓機(jī)為例,。該系列熱壓機(jī)共裝有4個(gè)油缸,，油缸頂置，液壓油路需用6只電磁閥控制,，因設(shè)計(jì)的熱壓機(jī)規(guī)格不同,，油泵電機(jī)的功率從10～22 kW不等，為減小電機(jī)起動(dòng)電流,，設(shè)計(jì)為Y／△起動(dòng),。膠合板板坯采用小車(chē)載入，小車(chē)承載部分可單方向運(yùn)動(dòng),，小車(chē)退出時(shí)板坯自動(dòng)滑落在壓板上,。小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由變頻器控制，可實(shí)現(xiàn)小車(chē)快進(jìn),、慢出,。
圖2為快速貼面膠合板熱壓機(jī)工藝流程
控制油缸的電磁閥有6只，其中1只1DT為總進(jìn)油閥,；每2個(gè)油缸上部,、下部油路各自并聯(lián)，分2組,，每組各有1只上部進(jìn)油閥3DT,、5DT和1只下部進(jìn)油閥2DT、4DT,，還有一只總回油閥6DT,。
油缸下部進(jìn)油,，柱塞上移；其上部進(jìn)油,，柱塞下移,。即當(dāng)1DT、2DT,、4DT工作時(shí),，壓板上升，1DT,、3DT,、5DT工作，壓板下降并加壓,；6DT工作時(shí),，油缸卸荷。液壓油泵用三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),，為降低起動(dòng)電流需要降壓,，采用Y／△方式起動(dòng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為2～5 s,。油泵工作正常3 s時(shí),，壓板上升到位（設(shè)上限位開(kāi)關(guān)）后，壓板停止上升,；此時(shí)裝板小車(chē)載板坯快速進(jìn)入,，到達(dá)設(shè)定位置后，小車(chē)卸板坯并開(kāi)始后退,，碰到后退限位開(kāi)關(guān)后停止后退,。
在小車(chē)卸板后退的同時(shí)，壓板開(kāi)始下降,，當(dāng)碰到下限位開(kāi)關(guān)后,，停止下降，開(kāi)始保壓并計(jì)時(shí),，隨著油壓的升高,，動(dòng)、定壓板之間壓力增大,，當(dāng)達(dá)到設(shè)定上限壓力時(shí),，電接點(diǎn)壓力表上限開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，停止加壓,。由各組電磁閥自動(dòng)控制熱壓時(shí)所需壓力,，實(shí)現(xiàn)保壓直到熱壓結(jié)束，開(kāi)始卸荷,，3 s后壓板上升,。由人工完成卸板。
為了安全起見(jiàn),，在控制線路中加裝轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),，在壓機(jī)上升控制電路中要加入保護(hù)裝置，當(dāng)壓板上升到位時(shí),，手動(dòng)合上此開(kāi)關(guān),，檢修設(shè)備時(shí)不會(huì)因誤動(dòng)作而使動(dòng)壓板下降傷人。同時(shí),，在加壓保壓控制電路中,，加入了超壓保護(hù)開(kāi)關(guān)，目的是防止油壓達(dá)到壓力上限后繼續(xù)加壓,。若超壓,，此開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，電磁閥失電關(guān)閉,，停止加壓,。當(dāng)壓力下降到許可值時(shí)，此開(kāi)關(guān)重新閉合,，系統(tǒng)控制恢復(fù)正常,。