Небольшая заметка про переделку электрической схемы кривошипного пресса КД 2122К (фото слева). Пресс автор застал в ужасном состоянии, — он не работал вообще, поэтому предстояло полностью восстановить его электрическую схему.
Пресс кривошипный КД 2122. Внешний вид
С опытом появляется интуитивное чутьё, как у переводчика – язык алгоритма переводится в язык электросхем, и я уже знаю, как это сделать и на чем реализовать, причем вариантов может быть несколько.
В этой статье не важен сам пресс. Важен принцип, как и в любом деле. Думаю, что статья пригодится всем, кто сталкивается в своей работе с релейной автоматикой.
Описание пресса
Работа пресса описывается словами так: Постоянно крутится двигатель с маховиком. При нажатии педали (или кнопки) срабатывает пневматическая муфта, через которую вращение маховика передается через кривошип на прессовой блок. Этот блок установленным на нем пуансоном либо резаком выдавливает в металле или вырезает нужные детали.
Маховик пресса. Видно шланг, воздух в котором приводит в действие муфту
Видели работу паровоза, где продольное движение вперед-назад преобразуется во вращательное движение колеса? Вот, то же самое происходит и в этом прессе, только наоборот – вращательное преобразуется в движение вверх-вниз.
Положение маховика для его остановки (то есть, для отключения электромагнита муфты) определяется с помощью бесконтактного датчика БВК201:
Бесконтактный датчик для определения углового положения маховика пресса
Вот картинка, поясняющая работу этого датчика:
Работа датчика положения
Показано исходное положение. Датчик активен, т.е. его контакты замкнуты. При вращении активатора в конце цикла он попадает в прорезь, и деактивируется. Далее важна инерция, благодаря которой активатор поворачивается ещё чуть, чтобы датчик снова стал активен. Эта инерция настраивается прижимом муфты.
Этот алгоритм мне нужно было реализовать в реальной схеме.
Описания принципов работы и электрических схем других прессов – гидравлического и пневматического пресса.
Шильдик:
Шильдик пресса КД 2122К усилие 16 тонн
К прессу постоянно подводится сжатый воздух давлением не менее 6 кгс/см2 для работы муфты.
В интернете есть инструкции и схемы для этого и подобных прессов, схема очень сложная, на транзисторах, с множеством функций и установок. Как правило, схема быстро ломается, и умельцы (такие, как я) переделывают на упрощенный вариант. О чём речь в статье.
Работу пресса можно будет увидеть на видео в конце статьи.
Данные для построения схемы
Схема представляла собой такое безобразие:
Схема электрическая пресса КД
Исходные данные следующие.
Педаль, кнопки включения/выключения двигателя, тумблер включения/выключения ручного режима (режима наладки), две кнопки ручного проруба (как в прессе гидравлическом и пневматическом), индуктивный датчик положения кривошипа. Это входные элементы схемы.
Выходные данные – электродвигатель асинхронный трехфазный 1,5 кВт, клапан электропневматический на +24 В, и немного индикации.
Поскольку трансформатор уже был, то по любому цепи управления будут питаться через него. Вариант с гальванической развязкой всегда более предпочтительнее, поскольку схема будет под низким потенциалом, и безопасна при прикосновении к токоведущим частям.
Конечно, конфетку из этого не получится:
«Потроха» внутри электрошкафа
Потому что вариант бюджетный, но работать надежно моя схема будет, гарантирую. На момент написания статьи пресс крутится больше полутора лет, без рекламаций.
Некоторые детали
Как определяется время, когда нужно выключить муфту? По щелевому индуктивному концевому выключателю (бесконтактному датчику приближения) БВК201, у которого три провода:
- красный – +24В,
- белый – 0В,
- синий – выход.
Датчик нормально открытый, PNP.
Датчик БВК 201. По нему определяется положение маховика пресса
Подробнее, что это означает, я писал в статье про датчики.
Клапан пневматический – нормально закрытый, когда на него подается 24 В постоянного тока, он приводит в действие муфту. Реально у клапана 2 катушки, соединенных параллельно.
Клапан пневматический с электромагнитными катушками
Панель управления (кнопки) выглядели так:
Кнопки пресса на панели управления
Со стороны подключения:
Кнопки панели управления пресса, вид с обратной стороны. Внизу видно часть педали
Составляем схему пресса
Простейшая схема, которая реализует нужный алгоритм, может выглядеть так:
Простейшая схема пресса кривошипного
Что напоминает? Да, это классическая схема с самоподхватом, которая широко применяется для запуска электродвигателей. Нулевой провод датчика решил не указывать, чтобы не загромождать схему. Не стал показывать силовые, аварийные и питающие цепи – по этому вопросу я уже писал на блоге не раз.
Контакты датчика – равносильны кнопке «Стоп», SB – это педаль, либо 2 последовательные кнопки на панели. Реле КА1 имеет 2 группы контактов — одни для самоподхвата, другие — для включения электромагнита пневмоклапана ЭМ.
Работу схемы с самоподхватом можно представить как триггер, поскольку при кратковременном нажатии на Пуск она взводится, т.е Пуск = Set, Стоп = Reset, КА1 = Q (выход).
Нажатие на педаль SB – реле КА включается, становится на самоподхват своими контактами КА, и остается включенным до тех пор, пока датчик не разомкнет цепь питания реле. Так может пройти несколько ударов, пока оператор держит нажатой педаль. При отжатии педали цикл удара завершится в верхней точке, в месте перехода датчика через ноль.
При совершении полного оборота датчик деактивируется, КА1 выключается, активатор датчика по инерции проворачивается, и датчик активируется, чтобы можно было начать новый цикл прессования.
Чтобы при переходе через ноль клапан не щёлкал, контакты КА1, включающие ЭМ, можно зашунтировать НО контактами педали. Поскольку таких контактов у педали, как правило, нет – нужно поставить промежуточное реле.
Продолжаем усовершенствовать схему. Для того, чтобы можно было непрерывно вращать маховик, датчик можно зашунтировать. Тогда при кратковременном нажатии на педаль ЭМ включится, и будет оставаться включенным, пока не будет выключен непрерывный режим:
Простейшая схема, которая реализует нужный алгоритм, может выглядеть так:
В схему добавляем выключатель SA1
На этой схеме я и остановился, только датчик включен через промежуточное реле.
Ещё есть в режиме наладки интересная и нужная особенность – при включении этого ручного режима можно сделать так, чтобы двигатель отключался. Тогда можно вручную крутить маховик как в одну, так и в другую сторону. Это полезно в тех аварийных случаях, когда пуансон пресса застревает в нижнем положении. Произойти это может в разных случаях – заклинивание детали, пропадание воздуха (точнее, понижение давления), и попадание руки под пресс. К сожалению, все эти случаи в массовом производстве – не редкость…
Продолжаем усложнять. Вводим ещё одно реле КА2, которое позволяет работать в режиме «1 нажатие = 1 удар». Этот режим нужен для безопасности и не позволяет оператору сильно увлекаться.
Схема пресса с ограничением в 1 удар
Правая часть схемы осталась абсолютно та же, только второй НЗ контакт педали служит «анти-самоподхватом» – если педаль нажата, он разомкнут, и при размыкании датчика в конце цикла реле КА2 выключается.
Выключается этот режим тумблером SA2.
Нулевая защита
Про нулевую защиту я уже писал в статье про аварийные цепи в промышленном оборудовании. Основной смысл таков, что станок не должен начать вращаться при включении питания. Нужно сначала привести все механизмы в исходное состояние, нажать на кнопку готовности, и только потом можно запускать двигатели.
Например, такой принцип заложен в нулевой защите токарных станков – при подаче питания двигатель невозможно будет включить, пока коробка передач не будет приведена в нейтральное положение.
Предлагаю схему, которая при подаче питания проверяет, что педаль в ненажатом состоянии, о чем будет говорить включенное реле КА3:
При кратковременном нажатии педали SB реле КА3 продолжает оставаться включенным на самоподхвате, и на самоподхват становится КА1. Через контакты реле КА1 и КА3 включается ЭМ. При деактивации датчика (конец цикла) оба реле сбрасываются. За счет инерции датчик опять становится активным, и КА3 включается. Схема вновь готова к работе.
Такая схема исключает самопроизвольное включение пресса при проблемах с педалью – застревание, нажатие произвольным предметом.
Что получилось
Не судите строго, всё делалось на скорую руку и из подручных деталей.
Короче, бюджетный вариант:
Собранная схема пресса КД
Фото сделал вчера, после полутора лет эксплуатации пресса.
Вон тот черный кабель на верхние клеммы вводного автомата цеплял не я!
Видео работы пресса
Скачать файлы
Если хотите узнать, как составляются релейные схемы по науке – скачайте интересную книжку:
- Логические приемы составления и анализа релейно-контактных и бесконтактных схем / Методические указания (пособие) к практическим занятиям по курсу «Системы автоматизированного управления» Направление 220300 - Автоматизированные технологии и производства, pdf, 304.8 kB.
Файл Splan, в котором я делал схемы к этой статье: - Пресс КД / Схемы в формате SPlan., zip, 16.7 kB.
Источник: Александр/СамЭлектрик.ру
