热压机变压器(三菱PLC和触摸屏在变压器绝缘层压板热压机控制系统中的应用)

Posted 2023-06-02

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热压机变压器(三菱PLC和触摸屏在变压器绝缘层压板热压机控制系统中的应用)

通过对变压器绝缘件生产用热压机工作机理和工艺流程的介绍，分析可编程控制器件（PLC）、触摸屏等技术在热压机上使用，使得设备具有控制线路简单、接线方便、可靠性高、故障容易判断等特点，大大提高了生产效率。

绝缘层压板是变压器的主要绝缘材料之一，热压机是在高温高压条件下压制大型变压器绝缘板的专用设备。通过对热压机工作原理和工艺流程的分析，设计了基于三菱FX2N系列PLC和维纶通触摸屏的热压机电气控制系统。

热压机的控制分为液压部分控制和加热部分的温度控制，为了提高设备生产率而设计成下顶式液压机，整体为框架结构，有较好的刚性和强度，具有一个中心快速缸和四个顶出工作缸，液压系统采取先进的二通插装阀系统，动作灵敏、可靠、安全且噪声小。

采用蒸汽进行加热、循环水进行冷却，利用电磁阀控制气路和水路，热电阻测量温度。操作系统采用触摸屏控制和显示，可实现调整、自动两种工作方式。电器控制系统采用三菱PLC和触摸屏。

热压机工艺流程简介

热压机有两种工作模式，调整模式和自动控制模式。利用辅助的上料设备把待压制的层压板放到上下放置的5层压板上，就可运行自动控制模式。

自动模式的流程主要如下：

（1）中心缸上顶，控制油泵运行，大流量齿轮泵运行，给中心缸下腔供油，工作缸下腔吸油。
（2）工作缸上顶，压力达到设点转换压力后，控制油泵运行，大流量齿轮泵运行，给工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油。
(3) 工作缸加压，压力达到设点转换压力后，控制油泵运行，高压柱塞泵运行，给工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油。
（4）热压工件，压力到达按工件面积设定的压力后，转动加热阶段，通过电磁阀给压板通入蒸汽。
（5）冷却工件，到达热压时间后，转动冷却阶段，通过电磁阀给压板通入冷却水。
（6）下降阶段，温度下降到设定值并保持一定时间后转到下降阶段，控制油泵运行，柱塞泵运行，给中心缸上腔供油，工作缸上腔吸油。
（7）结束，碰到下限位后，全部动作结束。在热压阶段和冷却阶段，系统需要保压、补压，压力低于下限，控制油泵运行，高压柱塞泵运行，给工作缸下腔供油，中心缸下腔吸油进行补压，压力高于上限，动作停止进行保压。

在调整模式，可以在触摸屏上操作各个泵、液压阀、汽路水路的电磁阀；控制上升、下降、补压等动作。

热压机的控制要求

通过对以上热压机的工艺流程和原理的分析，热压机控制系统主要控制要求如下：

（1）系统应具有调整和自动控制两种工作方式。调整方式主要在系统维护修理或软件调试时使用；在正常生产过程中，一般采用自动工作方式。
（2）在自动控制时突然停电，来电后可以在断电前的状态继续运行。自动控制在热压阶段、冷却阶段、下降阶段可以人为干预进行转换。
（3）应具有良好的人机界面。通过界面可以输入工艺加工参数、配方数据，显示关键工艺参数、历史数据曲线和实时数据曲线等。
（4）系统具有故障报警和故障处理功能，故障帮助功能尽可能指导维修人员和操作人员处理问题。

热压机的电气控制简介

根据控制要求和控制功能的分析，PLC的机型选用三菱公司的FX_2N—64MR为基本单元。FX_2N系列PLC是三菱FX系列PLC中功能较强大的机型，具有丰富的软元件资源，提供了多种特殊功能模块，有多种RS—232C、RS—422、RS—485串行通信模块或功能扩展板以支持网络通信。

FX_2N具有较强的数学指令集，满足数学功能要求很高数据处理。温度检测通过２块FX_2N—4AD—PT模拟特殊模块，把共５层的６块压板的６个温度值读到PLC，温度传感器使用３线的PT100. FX_2N—4AD—PT模拟特殊模块可将4路PT100温度传感器的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在主处理单元中。摄氏度和华氏度都可读，读数分辨率从0.2到0.3摄氏度或 0.36到0.54华氏度。

所用的数据传输和参数设置都可以通过FX_2N—4AD—PT的软件控制来调整，由PLC的TO/FROM应用指令来完成。液压系统压力测量使用FX_2N—2AD模拟输入模块，将压力变送器产生的4到20毫安信号读到PLC, FX_2N—2AD模拟输入模块可将2点模拟输入转换成12位的数字值传送到PLC中，模拟输入通道可接受的输入为0到10VDC或0到5VDC的电压输入和4到20毫安的电流输入，使用FROM/TO指令与PLC进行数据传输。

为了满足人机界面显示的美观、易操作性，获得较理想的人机交互效果，设备选择了三菱公司的触摸屏F940（5.7″）。该型号触摸屏是一种具有高级显示功能、报警处理能力以及PLC顺控程序编辑功能的通用图形操作终端，是一款极受欢迎的标准尺寸的触摸屏。

它具有操作简单方便、符合人性化等优点。通过触摸屏窗口可以进行配方的编辑、修改和关键工艺参数的设定。同时，通过触摸屏可以进行热压机参数设定、工艺流程、运行状态和报警显示，并且可以形成实时数据曲线和数据报表以供显示和打印。

结束语

本热压机在天威集团绝缘分公司使用，效果良好，满足生产工艺要求。操作者反映热压机操作简单可靠，人机界面良好，帮助信息全面，报警保护功能满足使用维修要求。

本热压机应用了具有先进水平的新技术、新器件，从而取得了良好的经济效果。电气控制系统采用三菱触摸屏和三菱PLC，极大地减少了线路连接的复杂性，避免了现场可能的各种电磁干扰的影响。经实际运行证明系统可靠性高、稳定性好，产品的自动化水平和生产效率得到显著提高，取得了比较明显的经济效益。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“三菱PLC和触摸屏在变压器绝缘层压板热压机控制系统中的应用”，作者为刘洪江、刘洪海。）