80MN 热模锻压力机把握系统设计热模锻压力机是借助模具实现金属热成型的锻压设备。它广泛应用于汽车、拖拉机、机车、石化、军工等行业，是进展大批量、高精度模锻件生产的首选设备。它可以进展镦粗、预锻、终锻、切边、冲孔等工序。热模锻压力机的用途格外广泛，在热模锻压力机上可以完成开式模锻、闭式模锻、挤压等各种型材的热模锻工艺。在热模锻压力机上进展锻造的典型零件有：（1） 通过镦粗形式成型的锻件，如法兰盘和齿轮毛坯等。（2） 通过挤压方式成型的锻件如一些筒型零件。（3） 通过预先引伸方式成型的锻件，如汽车发动机的曲轴、前梁等。1 热模锻压力机工作原理热模锻压力机主要由压平机的主机本体、关心设备、液压系统、润滑系统、气动系统和电气把握系统组成。压力机本体承受整体实心铸造机身， “X”型滑块导轨，双点支撑构造，具有刚性好、导向精度高、抗偏载力气强等特点。主电机拖动小飞轮旋转， 小飞轮通过皮带传动带动大飞轮，与大飞轮同轴的小齿轮与大齿轮啮合，而大齿轮最终为滑块供给动力，为了增加惯性，所以大齿轮的尺寸格外大，以保证有足够的惯性。当电机经过四级启动1 / 8电阻启动完毕后，此时转速到达额定转速，通过离合器与制动器的协作，使滑块上下运动，滑块从上死点运动至下死点再回到上死点为一个工作循环，上死点也就是滑块的上极限位，下死点既为滑块下极限位。压力机滑块有两种工作方式：调整与单次，调整工作方式时，滑块可以点动的停在任何位置;单次工作方式时， 踩下脚踏开关，滑块完成一个工作循环。由于机械构造的缘由， 润滑对热模锻压力机尤为重要，在压机本体上有多处干油及稀油润滑监测点和温度监测点，如：曲轴干油润滑、高速轴稀油润滑、曲轴温度等，这些监测点将开关量信号传入 PLC 把握系统，实时反映各个监测点的状态，以防止润滑不到位导致机械设备损坏。2 工艺流程该热模锻压力机承受 KUKA 机械手上料，棒料经过传送带进入中频加热炉进展加热，当温度到达 900左右时，棒料从加热炉中送出，此时上料机械手抓起热棒料送入压力机第一个工位， 机械手撤出等待锻压，压力机滑块向下动作时，滑块动力是靠电机的带动，在上下模具接触到之后，也就是到达下死点后，滑块是靠惯性向上动作，在向上运行的过程中，上下顶料器顶出，将工件顶出模具。第一工位锻压完毕后，机械手伸入压机模具中， 将工件移至其次工位，机械手撤出等待，其次工位锻压完毕后， 假设有第三工位，那么机械手将重复上述动作，假设没有第三工位，那么上料机械手停顿工作，出料机械手将工件取出后送入切边机，进展切边，出料机械手撤出等待，切边完毕后出料机械手将工件取出挂在行走链条上，行走链条将工件运输至下一个工艺流程。在锻造过程中，需要机械手与压力机亲热协作，动作相互连接好，绝不允许有干预，以防止损坏设备，同时也要做到节约锻造时间，提高生产效率，这就要求在每个动作节点，压力机与机械手都要有实时数据交换。3 电气把握系统概述热模锻压力机要与关心机械设备良好协作，实现锻压工艺流程，就需要有把握单元及检测元件，另外依据工艺要求，还必需做好机械、液压、电气间的状态转换和规律连锁条件，因此，为了保证该系统能够长期牢靠的运行，该把握系统由一个西门子S7-300 系列 CPU 模块、数字量输入和输出模块、电源模块和位置输入模块、模拟量输入输出模块等组成，全部开关量和模拟量信号均由 CPU 进展处理，由 CPU 完成对热模锻压力机工艺流程的规律把握，并与系统人机界面进展数据通讯。PLC 的中心处理模块选用 CPU315-2 DP 型，它可适应简洁的大量编程和高速指令处理的要求，该 CPU 执行一条二进制指令仅需 0.1 ms，具有 128 kB RAM，I/O 扩展力气可达 16 K 数字量或 1K 模拟量 I/O。 CPU 模块内置的远程 DP 接口可通过*S DP 电缆直接联接远程 I/O 站 ET200M 及触摸屏，组成分布式现场总线，总线的最大传输速率是 12 Mbps。该总线构造遵循*S DP 协议，即设备旁边的远程 I/O 从站及触摸屏到 PLC 柜的 CPU 之间承受*S通讯电缆连接，这种连接方式的优点是现场电气元件的电缆就近进入从站的 I/O 模块，现场远程 I/O 从站到电气室的 PLC 柜之间只需连接一根通讯电缆，而不是将全部现场电缆都接入 PLC 柜，这样不仅节约了大量的电缆，降低工程造价，而且还削减了故障点，从而降低了设备运行的安全隐患。3.1 电气把握系统组成传动系统初步设计方案是在满足锻件热处理生产线和设备 运转方案要求、尽量降低工程的一次投资、有效把握运行本钱、获得最好的性价比为目标的前提下做出的。该热模锻压力机的电控系统由一台 1600A 框架断路器把握供给电源，压力机主电机为 470KW 的三相绕线式电机，承受转子串接四级启动电阻，分级切除启动方式，为了保证电机软特性及 15%的滑差率，转子常接一级电阻。液压站的工作泵传动电机和循环泵电机及加热器、润滑站工作泵传动电机、封闭高度调整电机、模座拖动电机及下顶料高度调整电机均承受沟通接触器把握。压力机自动化把握系统主要由可编程序把握器PLC、工业现场总线*S-DP 网、触摸屏、编程器、压机上检测元件及打印机组成。本系统的远程I/O 站由 2 套 ET200M 组成，分别放置在 PLC 柜及操作箱内，与主站构成根底自动化系统*S-DP 通讯网络的主干。ET200M 是一个模块化的 I/O 站，在它上面可以直接使用 S7-300 可编程序把握器主站的输入输出信号模块。由于可接入模块范围很广，因此 ET200M 可以完成各种特别和简洁的任务。PLC 柜内主机架包含一个电源模块，一个 CPU 模块，六个数字量输入模块，两个位置输入模块;远程机架包括有三个模拟量输入模块，四个数字量输出模块，一个模拟量输出模块，及一个触摸屏。PLC 柜的模块主要是对接近开关、限位开关、操作箱上的按钮及各种开关量检测元件信号进展处理，同时把握全部电磁阀的开闭，完成各个电机的启动及压力机滑块单次与点动的把握 ;定位模块通过接收旋转编码器的信号，完成对曲轴角度、顶料高度及高度调整的测量; 远程 I/O 站机架模块主要是对液压站模拟量的测量，如：油箱液位、油路压力、油温信号等，还对压力机本体上的各个温度监测点的信号进展测量如：压力机曲轴温度、主电机绕组温度等;触摸屏与远程 I/O 站通过*S DP 连接。压力机硬件组态如图 1 所示。3.2 PLC 系统把握介绍（1） 对压机本体上的电磁阀，液压站阀组，稀油站、干油站电磁阀，离合器与制动器的把握，都是由 CPU 通过 PLC 输出模块把握相应的继电器回路，再由继电器的关心触点去把握相应的电磁阀通、断电来完成。操作箱上的数显表能够直接明白的显示出曲轴转角度数及下顶料调整高度。（2） 主传动电机、封闭高度调整电机、液压泵电机、稀油润滑泵电机、干油润滑泵电机、循环泵电机、模座拖动电机、空压机电机、加热器的启动停顿是通过操作箱上的选择开关、操作按钮等相应的元器件，将对应的信号传输给相关的数字量输入模块，然后由 CPU 通过数字量输出模块把握相应的继电器回路， 由继电器的关心触点实现对相应设备的启停把握。（3） 压机本体曲轴转角和顶料高度调整的测量与把握是通过确定值旋转编码器，将信号传给位置输入模块，旋转编码器分别承受单圈确定值式和多圈确定值式，假设选择 12 位的单圈绝对值式旋转编码器，那么它旋转 360 度就会产生 4096 个脉冲，每旋转一周过后会重计数，通过记录的脉冲数，就可以算出当前的角度是多少，从而来把握离合器与制动器的动作，来实现压机滑块的动作;多圈确定值式旋转编码器是同样的原理，不同的是在旋转一周之后不会重计数，而是不断的累加脉冲数。（4） 压机本体及液压站有较多的监测点，这些检测点将温度信号、压力信号、流量信号、液位信号送到模拟量输入模块， 有 4-20mA 的电流信号、0-10V 的电压信号及 PT100 等，通过编程计算后在触摸屏上反映出各个监测点的实时状态。假设检测到的实际数值超过了设定值，那么将触发故障报警停机条件，以保护机械设备不受损坏。比方：曲轴温度检测点温度到达 71 度，超过设定的 70 度，那么机旁操作箱上的蜂鸣器响起，报故障的同时压力机停顿一切动作。（5） 下顶料器的顶出速度假设可调整，那么将通过 PLC 的模拟量输出模块，把握比例阀的输入电压或电流，来转变比例阀的开口度，从而实现对速度和方向的把握，此功能是可选择的， 一般状况下顶出速度无需调整，所以大多不选用造价较高的比例阀把握。（6） 安装在压力机本体上的吨位仪用来监控设备的受力情况，在四个立柱的上面安装有四个电阻式应力贴片，这四块贴片在受力不同的状况下产生变形不同，导致电阻阻值不同，通过特别导线连接到吨位仪上，吨位仪显示出每次锻造时四个立柱的受力状况，假设消灭四个立柱受力不平均的严峻偏载状况，吨位仪输出信号给 PLC，触发故障报警条件，压力机停顿工作。3.3 人机界面系统本压力机在机旁操作箱上设有一台 12 英寸的触摸屏，由操作人员对机组生产工艺参数进展设定、对设备状态进展实施监控及诊断。画面内容包括：热模锻压力机主监控画面，生产工艺参数输入画面，调整模式画面，单次模式画面，故障显示画面，故障分类画面，温度显示画面，曲轴转角画面，液压润滑画面及换模画面等。本触摸屏选用西门子MP 系列，人机界面所承受的软件是 WINCC *E 2023 SP2 ，此软件具有数据采集、监控和控制自动化过程等功能，并有中文操作系统，可实现全中文操作画面，便于工作人员使用和维护。4 软件编程内容热模锻压力机电气把握系统的规律把握承受 Step 7 5.5 编程软件进展编程，程序功能块包括：主电机把握，制动器和离合器把握，干油润滑站把握，曲轴转角测量及推断，锻件和行程计数， 事故报警，故障判定，液压站把握，稀油润滑站把握，封闭高度调整及下顶料把握，测温电阻及其它模拟量，把握投入，传感器检测，顶料数据及数显表，换模装置及空压机把握。 PLC 通过*S DP 电缆与触摸屏连接，另外当压力机需要与其他设备联动时，可以直接承受工业以太网或*S 总线来完成数据交换， 比方此热模锻压力机要与机械手进展协作联动，完成工件的锻造， 就可以将机械手的把握器通过*S 与压力机的 PLC 系统相连接，通过总线通讯来进展数据的交换。压机本体程序构造如图2 所示。5 完毕语该热模锻压力机的电控系统以可编程序把握器为核心，硬件配置合理、软件功能强大，完全实现了对热模锻压力机工作过程的把握，极大的保证了设备加工对象的多样性、生产节奏的快速性、运行的牢靠性。通过实践证明，该把握系统运行稳定牢靠、维护简洁便利，设备使用效果良好，产品质量到达了指定要求。