李建平
（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜宾 644000）
【摘 要】介绍了卧式锂带挤压机的控制构思和工作机理，提出基于PLC的卧式锂带挤压机控制方案，采用三菱FX2N-48MR可编程控制器对锂带挤压机控制功能的实现，编制了梯形图程序。实践表明，该方法运行可靠，达到了锂带挤压的工艺要求。
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关键词 PLC控制；应用；卧式锂带挤压机
０ 引言
随着电子技术的不断更新，可编程序控制器（简称PLC）作为新一代工业控制器，在近20年来已成功应用于各个领域的控制系统中，由于其技术成熟、运行可靠，开发方便而备受技术人员的青睐。PLC是基于继电器和分时器发展起来的，比起常规的继电接触器逻辑控制更容易实现循环扫描的工作方式。为了提高锂带挤压机的生产效率、保障工人人身安全等多方面的要求，结合锂带挤压工艺要求，采用三菱FX2N系列[1]的PLC，设计梯形图程序[2-3]，实现控制锂带挤压过程。
1 锂带挤压机系统构成和工作机理
1.1 系统构成
本系统的主要硬件有：挤压腔体，挤压头，挤压桶，低压液压泵M1，真空泵M2，高压液压泵M3，流量比例阀，常闭式两位两通电磁阀V、常开式两位两通电磁阀F，常闭式两位四通电磁阀H、G，三菱FX2N-48MR可编程控制器，VT5004流量比例控制器等。
1.2 工作机理
锂带挤压机液压传动控制见图1。
锂带挤压机油箱内贮有足够的液压油在室温条件下经低压液压泵M1抽出后，使两位两通电磁阀F带电，两位四通电磁阀G带电，将液压油送入挤压机的B缸推动活塞挤压头前行，同时挤压机A缸内的液压油返回油箱。挤压头前行进入挤压桶后，使电磁阀F、G失电，挤压头停止前行。启动真空泵M2对挤压桶抽真空，当挤压桶内的真空度达到要求时真空开关动作，允许进入挤压锂带过程。挤压锂带过程中，启动高压液压泵M3运行，电磁阀G动作。通过流量控制器调整流量比例阀的阀门开度控制高压泵油进入挤压机B缸的压力改变挤压速度。挤压完毕后，停高压液压泵M3和真空泵M2，电磁阀H、V得电，由低压泵将液压油送入挤压机的A缸，同时B缸内的液压油返回油箱，挤压头回缩。直到挤压头回缩到起始位置。
2 锂挤压机控制系统的设计与实现
2.1 PLC控制流程图设计
按照锂带挤压机的工艺要求，结合生产过程中必备的安全保护措施理念，在锂挤压机挤压过程程序控制设计中，为了使程序单个化、简单化，将程序分为手动、自动相结合运行，有利于操作者操作过程简单、方便和安全。设计的锂挤压机挤压过程PLC程序控制流程图见图2。
2.2 PLC控制电路
为实现锂带挤压机的工艺控制要求，本系统选用FX2N-48MR可编程序控制器作为主控单元，其输入、输出点数均为24点。PLC工作时的输入I/输出O地址分配和功能如图3所示。
图3中，自动循环停止按钮是联锁开关，输入信号来自按钮和辅助触点等开关量元件，输出信号往电磁阀、接触器线圈、指示灯及流量比例控制器等执行器件。PLC具体I/O地址分配见表1所示。
3 锂带挤压机工作过程
锂带挤压机的PLC的梯形图如图4所示。
锂带挤压机工作过程及操作步骤为：
（1）PLC接通电源后，油面正常X005接通，室温正常X015接通，按低压液压泵启动按钮SB1，Y000接通,低压液压泵M1启动并自保。
（2）双手同时按住两个手动闭合按钮SB5和SB6（安全保护理念要求） ，X010、X011接通，定时器T50定时0.05s，定时器时间到T50动作，中间继电器M100接通并自保。同时，中间继电器M103接通，使得Y004接通、Y015接通和Y014接通，流量比例阀开度最小。Y004接通后，电磁阀G得电，液压泵M1将油输送到B缸，推动挤压头前行。若手动速度开关K2置“快”，开关K2闭合，X002接通，Y003接通,电磁阀F得电，将液压泵M1输送油进入油箱的管路关闭，全部输送到B缸，挤压头快速前行。手动速度调至“慢”，开关K2断开，X002断开；Y003断开,电磁阀F不得电，液压泵M1将抽出的油一部分输送到B缸内，另一部分送入油箱，挤压头慢速前行。
图４ 锂带挤压机控制梯形图
（3）挤压头前行进入挤压桶后，松开手动闭合按钮SB5和SB6，X010、X011断开，使得中间继电器M100断开，M103、Y003和Y004断开，电磁阀F、G不得电，液压泵M1将抽出的油全部送回油箱，挤压头停止前行。
（4）按真空泵启动按钮SB3，X016接通，使得Y002接通，接触器KM3线圈带电，真空泵M2启动并自保。当挤压桶内的真空度达到要求，真空开关K3动作接通，X004接通，Y001接通，真空指示灯亮，表明挤压桶内真空达到要求，可以进行挤压操作。
（5）按自动挤压启动按钮SB4，X014接通，中间继电器M104接通并自保，其常开触点闭合，常闭触点断开。使得Y010接通，接触器KM3线圈带电，高压液压泵M3起动。中间继电器M103接通，其常开触点闭合，常闭触点断开,Y004接通后，电磁阀G得电。定时器T52定时0.1s时间到，定时器T52动作，Y015、Y014接通0.1s后断开，流量比例阀开度进入可调节程序。X014接通，选中计数器C60并计数，Y011和Y013接通。调整挤压斜率电位器可控制挤压梯度，调整挤压速度1电位器选择挤压速度。再按一次自动挤压启动按钮SB4，X014再次接通，选中计数器C60，计数器C60复位清零，Y012和Y013接通，挤压机可调整挤压速度2和挤压斜率来选择挤压速度。
（6）挤压完毕后，按下自动循环停止按钮SB7（或SB8），使得X6（或X12）闭合接通，X7（或X13）断开。中间继电器M104断开，使得定时器T51定时0.2s时间到，定时器T51动作，M105接通，其常开触点闭合，常闭触点断开，中间继电器M103断开。Y015接通，流量比例阀开度最小。Y010断开，接触器KM3线圈断电，高压液压泵M3停止。Y002断开，接触器KM3线圈失电，真空泵M2停止运行。M105接通，Y005接通，电磁阀H和电磁阀V得电，低压液压泵抽出的液压油进入A缸，B缸中的油返回油箱；同时挤压桶内恢复常压。若手动速度调至快，X002接通，Y003接通,电磁阀F得电，挤压头快速回缩。手动速度调至慢，X002断开，Y003断开,电磁阀F失电，挤压头慢速回缩。挤压工作结束后，按低压液压泵停止按钮SB2，低压液压泵停止工作。
4 结束语
实践证明，锂挤压机PLC控制系统具有操作灵活、抗干扰能力强、安全可靠达到了理想状态。多年来，锂挤压机PLC运行稳定，无故障发生，为锂制品挤压生产取得了良好的经济效益。
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参考文献
［１］FX2N系列可编程控制器编程手册[M].四川仪表十五厂,1995.
［２］顾战松,等.可编程控制器原理与应用[M].北京:国防工业出版社,1996.
［３］皮壮行,等.可编程控制器的系统设计与应用实例[M].北京:机械工业出版社,2000.
［责任编辑：邓丽丽］
