基于PLC的大吨位压砖机电气控制系统设计

题目：基于PLC的大吨位压砖机

电气控制系统设计

第1章概述

1.1压砖机的现状与发展前景

陶瓷压砖机是现代化墙地砖生产线中的高科技产品是生产线的最关键装备，前联原料加工后街干燥烧成。压机一停，全线停工。由此可知，压砖机在建筑陶瓷行业的重要地位。

压砖机主要实现生产过程各工步的顺序控制并工步的时间，温度，压力额定值等进行设定、检测、控制和显示。世界各国生产陶瓷砖除了塑性法注浆法成型坯体外，主要是采用颗粒状粉料压力成型工艺的基本上都是走过手工打锤—半机械化的摩擦压力锤—机械式压力机—摩擦-液压机成型—全自动液压机成型的道路。因此，当今各地企业选用的自动液压压砖机其实是实践经验总结的应用，是目前最先进的方法，但不是唯一方法。

旧式压砖机通常采用继电器式的自动控制柜,存在结构复杂,体积大,故障率高,通用性差且控制精度不高等问题, 严重影响了瓷砖的生产效率和产品质量,由于可编程控制器具有控制功能强、可靠性好、控制程序可随工艺参数灵活改变等优点,因此,近年来,无论是进口压砖机还是国产压砖机均采用PLC控制。目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产品功能日趋完善、换代周期越来越短。

我国从八十年代起开始组织实施墙地砖技术装备化，国产化以来，在自主开发与国外先进技术相结合，引进技术和消化吸收相结合的方针下国产自动压砖机发展取得了重大成就。华南理工大学，佛山陶机总厂联合研制的600型机于1989年通过鉴定，1993年以后，逐渐形成批量生产。力泰公司以此机型延伸形成系列化产品，由600吨至7200吨级，直至今天，许多型号仍是国内市场销售的主要机型。我国压机在设计上已经形成了计算机辅助设计，但大吨位的压砖机仍未形

成系列。在主要技术参数，主要技术性能，主机结构，液压系统，电气控制等方面已达到国外同类压转机九十年代的水平。能上线生产可靠的运行，可代替相同吨位的国外压转机并已掌握现代陶瓷压机的设计和制造技术，具备设计，制造，生产各种结构形式和各种吨位压砖机的能力和经验。但是，在新型布料系统，顶出系统和，液压系统优化设计等缺乏深入研究，在外观质量上与国外压砖机还是有明显的差距。总之，今天的中国，是世界上使用压机最多的国家，也是拥有最多类型品种规格压砖机的国家，是生产压砖机的大国；是生产压砖机的大国，也预期在3—5年内成为世界上压砖机生产的强国。

现代压砖机逐渐向小型化、高速度、大容量和智能化方向发展，向PLC编程工具方向发展。

1.2主要构造和技术参数

1.2.1、压砖机的结构构造

压砖机的主机是液压压砖机的重要组成部部分之一，它包括框架、压制油缸、料车、顶出器、接近开关箱及安全机构等重要部件。国内外各公司的压机具体形式不完全相同，但基本上都包括了上述各机构。主机设计合理与否，直接影响到压机本身的使用寿命、故障率、砖坯的质量、生产率、能源消耗等问题。各公司对主机的设计及制造均予以极大的重视。当前的主机的发展趋势是：提高框架的强度与刚度、降低整机高度、提高活动横梁的刚度及其运动精度，按设定的程序合理调整聊车速度。一些公司还采用主缸行程补偿机构以降低能耗、提高零部件的加工及装配精度，采用可靠的电器及液压元件以提高压机使用稳定性、设计合理的机构简化工人操作过程等。压砖机的发展异常迅速，国外大公司往往三两年便推出吨位更大、结构有所创新的机型。

一、框架

现代液压压砖机的框架有传统的梁柱结构、套筒拉杆式梁柱结构、整

体框板式结构（焊接式、铸钢式）、柔性框板式机架、预应力钢丝缠

绕机架等5种结构。

1、传统的梁柱结构：三梁二柱（或大吨位的三梁四柱）式结构。种

压机的上、下梁、活动模梁是分立的铸件。装配时立柱的上、

下端部分别穿入上、下梁，然后用电加热或千斤顶张拉法将上、

下梁立柱、大螺母预紧成一封闭框架。

从设计角度看，这种框架与传统的万能液压机无大区别，加工也十分方便，故采用甚多。

从使用角度看，这种结构的最大优点是强大的立柱，可方便地作为活动模梁的向导件，故模具的对中精度高，提高了模具寿命及砖坯质量。但是当框架受力时，上、下横梁发生向外的微弯，而立柱则向内微弯，这就有可能增加了立柱和活动模梁接触面的磨损，使导套寿命下降。

2、柔性框板式结构。它是由前后两块扎制厚钢板制成的框板式以及

上下、托板（相当于上、下梁的一部分）组成的，从压机方面

看，框架具有良好的刚度，但从侧面看，刚度很差，若模具中

粉料前后方向分布不均，压制时框架前后方向会产生很大的摆

动，俗称点头。实际上这种为摆动是不可避免的。摆动时框板

与上、下托板之间产生了相对的移动或局部微分离，所以在框

板与托板之间共放置了八组强大的碟簧，以使压机卸荷时将它

们回复到原始位置。所以这种框架又称柔性框架。

这种框架，使用时要求粉料在前后方向分布均匀，以避免产生

过大的摆动。框架的立柱实际是四条截面呈矩形的“杆”，所

以该框架要设置单独的向导装置。

3、焊接整体式框架。其整体刚度很好。同样原因，这种框架也需设

置单独的导向机构。当然，由于整体框架体积较大、机加工及

热处理困难。

4、拉杆——套筒式框架结构。这种框架的立柱其实是由拉杆及套在

外部的套筒组成的。拉杆的两端穿过上、下梁的孔，用专用千

斤顶将整条拉杆拉伸，并产生伸长变形，然后将大螺母拧紧，

千斤顶卸荷后即可将预紧力施加于拉杆及套筒之间，这时拉杆

受的预紧力为拉力，套筒承受的为压力，压力通过螺母压向上、下梁，再压向套筒。保证了工作时套筒与横梁间不产生分离，

这种框架结构虽然稍为复杂，但具有许多优点：

（1）拉杆的应力变化幅度远比前三中小。若设计得当，甚至

接近于受静载荷，所以承受疲劳载荷的能力大为提高。

（2）拉杆的几何形状简单，加工制造简单。

（3）立杆在工作过程中拉伸变化量很小，也就是立杆的刚度

大，这就提高了砖坯的质量，并节省能量。

因此，在大、中吨位的压机采用此种钢结构的愈来愈多。

5、预应力钢丝缠绕机架。这种机架的上、下横梁、左右立柱由多层

钢丝预紧成一个封闭机架。钢丝层采用了便张力缠绕以充分发

挥刚死的强度潜力。钢丝缠绕机架与传统的三梁四柱机架相比

有很多优点：它从根本上消除了主要承载部件上螺纹引起的应

力集中现象；由于钢丝强度极高，而且钢丝层上由于工作载荷

引起的压力波动是很小的，因此预应力钢丝缠绕机架具有很高

的疲劳寿命；有效降低了应力集中程度，承载能力提高，可大

大减轻框架重量。

从使用角度看，一台压机的精度主要取决与框架的精度。

这些精度主要有：工作台上平面、活动横梁下平面的平面度：活动横

梁下平面对工作台上平面的平行度：活动横梁运动轨迹队工作面上平

面的垂直度。

二、压制油缸

压制油缸是压砖机的心脏，其运动精度和力传递形式直接影响到整机

的性能和砖坯成型质量。压制油缸实现是活动横梁上下运动的执行部

件和传递压制力的部件，因此它是一种高压油缸。

压砖机的压制油缸的结构形式有柱塞式和活塞式两种。

1、柱塞式油缸：柱塞式油缸是一种单作用油缸，只能从一个方向加

压，需要单独的回程缸。

2、活塞式油缸：活塞式油缸为双作用油缸，可实现两方向的运动，

不需单独设置回程缸。

3、倒置油缸：一般情况，油缸安装在上横梁上，活塞与活动横梁相

连，现大吨位压机有倒置油缸的趋势，倒置油缸既活塞与上横