鋁型材擠壓機(jī)的功率大、生產(chǎn)效率高，廣泛應(yīng)用于我國(guó)鋁型材料的擠壓成型加工中?，F(xiàn)有的擠壓機(jī)，幾乎是通過液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)工作功能，而電控系統(tǒng)中則大多應(yīng)用繼電器邏輯順序控制方法。

　　由于擠壓機(jī)中各個(gè)執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系較復(fù)雜，擠壓桿在一個(gè)工作循環(huán)中的運(yùn)行形式可分為快進(jìn)、工進(jìn)、慢進(jìn)以及快退等幾種工況，而供錠器、剪刀、擠壓筒等輔助運(yùn)動(dòng)也必須同主運(yùn)動(dòng)密切配合完成，因此控制鋁型材擠壓機(jī)的邏輯順序線路非常復(fù)雜，再加上擠壓機(jī)的動(dòng)作頻繁、工作周期短，在持續(xù)生產(chǎn)過程中的故障率高，且維護(hù)與維修的工作量大、成本高，在一定程度上制約了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益的提高。

　　本文將對(duì)鋁型材擠壓機(jī)的自動(dòng)控制要求、系統(tǒng)組成、要求等問題進(jìn)行分析與闡述，以加快我國(guó)擠壓機(jī)的自動(dòng)控制發(fā)展。

　　1、鋁型材擠壓機(jī)工作原理

　　鋁型材擠壓機(jī)是將鋁或者鋁合金的棒料擠壓成為各種規(guī)格的型材的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器，在擠壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋁棒坯料經(jīng)過加熱爐加熱到擠壓所需的溫度，然后送到供錠器中，由供錠器將坯料與擠壓墊自動(dòng)送到模筒口，工作缸活塞推模筒到?？冢诳焖俚赝屏线^程中，供錠器自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)擠壓筒與模具實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，再進(jìn)入工作缸中進(jìn)行擠壓加工。

　　在擠壓的過程中，棒料依賴擠壓筒中的電熱元件保持溫度，當(dāng)擠壓工作結(jié)束后，剪切裝置會(huì)將制品與余料分離，剩料和壓墊會(huì)落入殘料溜槽中，壓機(jī)中所有部件復(fù)原，完成一次擠壓加工程序。

　　在整個(gè)鋁型材擠壓機(jī)工作的過程中，分模具閉合、擠壓快進(jìn)、模具開啟等多道工序，這些動(dòng)作都由液壓系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)大油泵、小油泵產(chǎn)生的油壓來完成，而這些動(dòng)作的控制裝置則是各種電器，如行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及電磁鐵等。

　　2、鋁型材擠壓機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　1）生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，包括推錠、運(yùn)錠、供錠器受錠、主剪、擠壓筒、擠壓速度、擠壓形成及壓力等都由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，全過程無需人工干預(yù)行為；

　　2）具備人機(jī)友好界面。系統(tǒng)中的畫面實(shí)時(shí)、形象，且可動(dòng)態(tài)展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程與工藝參數(shù)，可具體仿真顯示位置、液壓回路、氣動(dòng)回路等；

　　3）實(shí)現(xiàn)數(shù)字檢測(cè)，提高檢測(cè)精度；

　　4）可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種工藝參數(shù)要求的設(shè)定、存儲(chǔ)、優(yōu)化、查詢等；

　　5）及時(shí)顯示故障并報(bào)警。當(dāng)某一項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘咴O(shè)備故障時(shí)，可發(fā)出聲光報(bào)警，并顯示相關(guān)提示信息與畫面。

　　3、鋁型材擠壓機(jī)的自動(dòng)控制組成

　　3.1擠壓速度的閉環(huán)控制

　　擠壓速度的閉環(huán)控制，是鋁型材擠壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要特點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，一旦進(jìn)入擠壓程序，必須確保速度的恒定性，否則將造成型材的變形、損壞，或者表面產(chǎn)生波紋、光潔度不佳，對(duì)成品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這就要求自動(dòng)化控制中必須可保證各種擾動(dòng)情況下的自動(dòng)糾正偏差。

　　例如擠壓機(jī)運(yùn)行的速度設(shè)定為數(shù)字量，通過上位機(jī)給定電壓，其輸出量經(jīng)過泵頭傳感器檢測(cè)，再轉(zhuǎn)換成反饋電壓，將此電壓反饋到輸入端，與給定量進(jìn)行比較，通過放大器來控制偏差電壓，確保擠壓速度在給定速度范圍內(nèi)。

　　3.2輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的確定

　　在鋁型材擠壓機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，各種動(dòng)作的轉(zhuǎn)換主要通過壓力開關(guān)與行程開關(guān)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)，再加上指令信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，這些信號(hào)即輸入信號(hào)，共有38個(gè)輸入點(diǎn)。液壓系統(tǒng)中則具備14個(gè)電磁閥，是各項(xiàng)動(dòng)作的執(zhí)行原件。在擠壓軸的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，實(shí)現(xiàn)4級(jí)速度轉(zhuǎn)換，在自動(dòng)化過程中，需要顯示三個(gè)狀態(tài)。因此，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中需要輸出21個(gè)指令信號(hào)，也就是21個(gè)輸出點(diǎn)。

　　3.3擠壓筒的感應(yīng)加熱

　　在機(jī)器的擠壓過程中，從鑄錠到擠壓結(jié)束，擠壓筒需要承受高壓、高溫、高摩擦作用，因此適宜采用梯度式多段曲線的加熱方式，這樣可減少擠壓筒中的溫度分布，縮小外套及內(nèi)套的熱膨脹差值，避免脫出或者發(fā)生裂紋現(xiàn)象，有效提高擠壓筒的使用效果與使用壽命。

　　4、上位機(jī)在擠壓機(jī)自動(dòng)控制中的應(yīng)用

　　4.1上位機(jī)的系統(tǒng)組成

　　上位機(jī)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、通訊線纜、計(jì)算機(jī)擠壓系統(tǒng)軟件組成。上位機(jī)的串口和PLC連接，以RS232為通訊協(xié)議，完成工作程序。計(jì)算機(jī)擠壓系統(tǒng)軟件則由輔助系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，二者相互配合完成擠壓工作。

　　一方面，輔助系統(tǒng)結(jié)合管理與PLC共同設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝及數(shù)據(jù)的編輯、選擇模具和班次、下載參數(shù)、檢測(cè)PLC等；另一方面，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)擠壓機(jī)工作狀態(tài)、機(jī)、電等模擬量信號(hào)的顯示，并記錄當(dāng)班次的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

　　4.2工藝參數(shù)的管理

　　工藝參數(shù)可分為模具參數(shù)、型材參數(shù)及鑄錠參數(shù)。在工藝參數(shù)管理狀態(tài)下，對(duì)不同型材實(shí)現(xiàn)工藝計(jì)算、輸入?yún)?shù)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　4.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理

　　定期對(duì)工藝數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等完成備份工作，并具有還原功能，可在系統(tǒng)損壞的情況下及時(shí)恢復(fù)重要數(shù)據(jù)，盡量降低損失。

　　4.4工藝的計(jì)算

　　工藝計(jì)算的程序任務(wù)是計(jì)算每一個(gè)批次作業(yè)需要的鋁錠數(shù)據(jù)。已知數(shù)據(jù)可分為設(shè)備信息、用戶信息以及型材、鋁錠等基本數(shù)據(jù)。其中，設(shè)備信息包括鑄錠的最大長(zhǎng)度、擠壓筒直徑等；用戶信息包括產(chǎn)品型號(hào)、批次、長(zhǎng)度等；型材及鋁錠的基本數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品的型號(hào)、壓余厚度、坯錠直徑、拉伸料頭長(zhǎng)度以及產(chǎn)品的理論重量等。計(jì)算的結(jié)果則包括產(chǎn)品數(shù)量、鋁錠的數(shù)量與長(zhǎng)度、鋁錠總重以及產(chǎn)品總重等。

　　近年來，我國(guó)鋁型材擠壓機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，目前我國(guó)已投入大型鋁型材擠壓生產(chǎn)線8條，正在建設(shè)的大型鋁型材擠壓機(jī)生產(chǎn)線5條，其中具備中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的125MN油壓雙動(dòng)鋁擠壓生產(chǎn)線，是目前已經(jīng)投產(chǎn)的國(guó)際上同類最大擠壓設(shè)備，并于2007年6月安裝、調(diào)試完畢，該設(shè)備全線應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)?？梢姡X型材擠壓機(jī)的自動(dòng)控制將成為必然趨勢(shì)。