专利名称：速度分段控制的等温挤压方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，是铝挤压机挤压过程中的一种等温挤压方法，特别是速度分段控制的等温挤压方法。
背景技术：
目前铝挤压机等温挤压方法，通常有两种实现方式，一种是通过挤压筒温度控制的方法，一种是通过挤压速度曲线控制的方法。然而挤压筒温度控制的方法，由于温度控制本身就有很大的滞后性，因此很难等温控制很难实现。而挤压速度曲线控制的方法，则是对挤压速度进行控制，实现较为容易。但目前提出的挤压速度控制的等温方法未考虑到工程实际运行，实际控制操作起来十分困难，因此一种易操作的速度控制等温挤压方法的就十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种速度分段控制的等温挤压方法，随着挤压行程增加，挤压速度分段逐步下降，同时对被挤压模具温度进行检测，该方法适用于工程的实际运行，可以实现铝及铝合金的等温挤压工艺。本发明的技术方案是速度分段控制的等温挤压方法，它是以PLC逻辑控制器为硬件核心，PLC逻辑控制器与挤压机的液压系统导通，并在PLC逻辑控制器中编入程序，其特征是:这种速度分段控制的等温挤压方法的具体实施步骤如下:
步骤1，模拟过程中挤压杆移动速度分段曲线；由挤压行程和挤压杆的移动速度的数值模拟得出，挤压杆的移动速度延挤压行程呈增加而分段减小的挤压杆移动速度分段曲线.步骤2，挤压杆移动速度分段曲线输入PLC ;将步骤I模拟得出的挤压杆移动速度分段曲线输入到PLC逻辑控制器中，控制挤压机的液压系统驱动挤压杆按照设定的挤压杆移动速度进行挤压；PLC逻辑控制器中还预设有等温挤压温度区间，即根据工程需要使模具在挤压过程中，在温度区间内恒定；
步骤3，实时检测；挤压机上设置有位移/速度传感器及测温仪；位移/速度传感器对挤压过程中实际的挤压杆移动速度进行检测，测温仪对待挤压模具口的温度进行检测，并将检测结果反馈至PLC逻辑控制器中；
步骤4，实时调整；PLC逻辑控制器接收到位移/速度传感器及测温仪反馈的数据后，对检测结果进行比较，通过调整挤压杆的移动速度进而调整模具口的温度，实现挤压速度与温度的闭环调整。所述的步骤4中，实时调整中，对挤压杆的移动速度和模具口温度的调整方法如下:
反馈的挤压杆的移动速度与PLC中的预设挤压杆的移动速度进行比较，若反馈的挤压杆的移动速度小于预设值，液压系统将驱动挤压杆加快移动速度；若反馈的挤压杆的移动速度大于预设值，液压系统将驱动挤压杆减慢速度，使挤压杆的移动速度符合预设值，实现挤压杆的移动速度的闭环调整；
反馈的温度结果与PLC中的预设等温挤压温度区间进行比较，若反馈的温度在预设等温挤压温度区间之内，液压系统将继续驱动挤压杆进行挤压；若反馈的温度高于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，降低挤压杆移动速度分段曲线中该段内的速度设定值；若反馈的温度低于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，提高挤压杆移动速度分段曲线中该段内的速度设定值，通过调整挤压杆移动速度，使反馈的温度保持在预设等温挤压温度区间，实现挤压系统温度的闭环控制。所述的步骤3中，测温仪采用无接触反射式多波长红外测温仪。本发明的特点是采用速度闭环控制与温度闭环控制双重作用，在两个方面同时对挤压机的挤压过程作限制，同时实时反馈确保挤压过程安全、可靠的进行。
下面结合实施例对本发明做进一步说明:
图1是速度分段控制的等温挤压方法的原理框 图2是挤压速度分段曲线。
具体实施例方式实施例1
速度分段控制的等温挤压方法，采用速度与温度的双闭环控制系统来实现，它是以PLC逻辑控制器为硬件核心，PLC逻辑控制器与挤压机的液压系统导通，并在PLC逻辑控制器中编入程序；同时在挤压机上设置位移/速度传感器和无接触反射式多波长红外测温仪，位移/速度传感器和测温仪都与PLC控制器导通，位移/速度传感器用于检测挤压机的运动情况，测温仪用于检测被挤压的模具口的温度变化。如图1所示，这种速度分段控制的等温挤压方法的具体实施步骤如下:
步骤1，模拟过程中挤压杆移动速度分段曲线；由挤压行程和挤压杆的移动速度的数值模拟得出，挤压杆的移动速度延挤压行程呈增加而分段减小的挤压杆移动速度分段曲线.步骤2，挤压杆移动速度分段曲线输入PLC ;将步骤I模拟得出的挤压杆移动速度分段曲线输入到PLC逻辑控制器中，控制挤压机的液压系统驱动挤压杆按照设定的挤压杆移动速度进行挤压；PLC逻辑控制器中还预设有等温挤压温度区间，即根据工程需要使模具在挤压过程中，在温度区间内恒定；
步骤3，实时检测；挤压机上设置有位移/速度传感器及测温仪；位移/速度传感器对挤压过程中实际的挤压杆移动速度进行检测，测温仪对待挤压模具口的温度进行检测，并将检测结果反馈至PLC逻辑控制器中；
步骤4，实时调整；PLC逻辑控制器接收到位移/速度传感器及测温仪反馈的数据后，对检测结果进行比较，通过调整挤压杆的移动速度进而调整模具口的温度，实现挤压速度与温度的闭环调整。实施例2 下面以某长行程正向铝挤压机生产某铝合金制品为例进行说明。如图1所示，这种速度分段控制的等温挤压方法的具体实施步骤如下:
步骤1，模拟挤压过程中挤压杆的速度分段曲线；由挤压行程和挤压杆移动速度的数值模拟得出，挤压杆移动速度沿挤压行程增加而分段减小的挤压速度分段曲线。如图2所示，整条挤压杆移动速度分段曲线呈阶梯状，并呈现挤压杆移动速度沿挤压行程的增加而减小的趋势。具体为该挤压杆移动速度曲线在挤压行程O 850mm内，分为6段，分别为O 200mm 内为 IOmm/s, 200 350mm 内为 8mm/s, 350 500mm 内为 6mm/s, 500 650mm 内为4mm/s, 650 800mm 内为 2mm/s, 800mm 以后为 lmm/s。步骤2，挤压杆移动速度分段曲线输入PLC ;将步骤I模拟得出的挤压杆移动速度分段曲线输入到PLC逻辑控制器中，控制挤压机的液压系统驱动挤压杆按照设定的挤压杆移动速度进行挤压。PLC控制器中，挤压杆移动速度预设值由步骤I中模拟得到的挤压杆移动速度分段曲线来进行设定；模具口温度预先根据工程需要设置有等温挤压温度区间，即根据工程的需要在整个生产过程中模具的温度应当在一定范围内恒定。本例中等温挤压温度区间设为 495±5°C。步骤3，实时检测；挤压机上设置有位移/速度传感器及测温仪；位移/速度传感器对挤压过程中实际的挤压杆移动速度进行检测，测温仪对挤压模具口的温度进行检测，并将检测结果反馈至PLC逻辑控制器中；
步骤4，实时调整；PLC逻辑控制器接收到位移/速度传感器及测温仪反馈的数据后，对检测结果进行比较，通过调整挤压杆的移动速度进而调整模具口的温度，实现挤压速度与温度的闭环调整。挤压速度与温度的闭环调整过程分为速度调整和温度调整，具体的调整方法是: 速度调整:位移/速度传感器将检测的挤压杆运动情况反馈至PLC中，并与PLC中的预
设挤压杆移动速度进行比较，若反馈的挤压杆移动速度小于预设值，液压系统调整后将加快挤压杆移动速度；若反馈的挤压杆移动速度大于预设值，液压系统调整后将减慢挤压杆移动速度，使挤压杆移动速度符合预设值，实现挤压速度的闭环调整。图2中的挤压杆移动速度为6mm/s的分段速度区间内，当位移/速度传感器反馈的挤压杆移动速度小于6mm/s，例如为5.7mm/s时，调整液压系统加快挤压杆移动速度，使其达到6mm/s,若位移/速度传感器反馈的挤压杆移动速度大于6mm/s,例如为6.4mm/s时，调整液压系统减慢挤压杆移动速度，使其降低至6mm/s。温度调整:测温仪将检测到的模具口温度反馈至PLC中，并与PLC中的预设等温挤压温度区间495±5°C进行比较，若反馈的温度在预设等温挤压温度区间之内，液压系统将驱动挤压杆继续挤压；若反馈的温度高于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，降低挤压杆移动速度分段曲线中该段内的挤压杆移动速度设定值；若反馈的温度低于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，提高挤压杆移动速度分段曲线中该段内的挤压杆移动速度设定值，通过调整挤压杆移动速度，使反馈的温度保持在预设等温挤压温度区间，实现挤压系统温度的闭环控制。具体为，例如在6mm/s的挤压速度分段区间内，当反馈的模具口温度为505°C时，降低挤压杆移动速度设定值至5.8mm/s，若反馈的模具口温度为485°C，则提高挤压杆移动速度设定值至6.2mm/s，再通过速度反馈系统调节挤压杆移动速度，进而使反馈的温度保持在预设等温挤压温度区间，实现挤压系统温度的闭环控制。速度与温度的双闭环控制系统是采用比例调节的原则，即，当检测速度或检测温度与设定值相差很大时，相应PLC控制液压系统的调整量也就比较大，相对的当检测速度或检测温度与设定值相差较小时，相应PLC控制液压系统的调整量也就比较小。具体为，根据温度偏离温度区间的数值的绝对值，当反馈的温度为510°C (或480°C)时，温度偏离值为10°C，则同比增大挤压杆设定速度的调整值为5.6mm/s(或6.4mm/s)，即温度每偏离10°C，速度的调整量等比增加0.4mm/So本发明采用速度闭环控制与温度闭环控制双重作用，在两个方面同时对挤压机的挤压过程作限制，同时实时反馈确保挤压过程安全、可靠的进行。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
权利要求
1.速度分段控制的等温挤压方法，它是以PLC逻辑控制器为硬件核心，PLC逻辑控制器与挤压机的液压系统导通，并在PLC逻辑控制器中编入程序，其特征是:这种速度分段控制的等温挤压方法的具体实施步骤如下: 步骤1，模拟过程中挤压杆移动速度分段曲线；由挤压行程和挤压杆的移动速度的数值模拟得出，挤压杆的移动速度延挤压行程呈增加而分段减小的挤压杆移动速度分段曲线.步骤2，挤压杆移动速度分段曲线输入PLC ;将步骤I模拟得出的挤压杆移动速度分段曲线输入到PLC逻辑控制器中，控制挤压机的液压系统驱动挤压杆按照设定的挤压杆移动速度进行挤压；PLC逻辑控制器中还预设有等温挤压温度区间，即根据工程需要使模具在挤压过程中，在温度区间内恒定； 步骤3，实时检测；挤压机上设置有位移/速度传感器及测温仪；位移/速度传感器对挤压过程中实际的挤压杆移动速度进行检测，测温仪对待挤压模具口的温度进行检测，并将检测结果反馈至PLC逻辑控制器中； 步骤4，实时调整；PLC逻辑控制器接收到位移/速度传感器及测温仪反馈的数据后，对检测结果进行比较，通过调整挤压杆的移动速度进而调整模具口的温度，实现挤压速度与温度的闭环调整。
2.根据权利要求1中所述的速度分段控制的等温挤压方法，其特征是:所述的步骤4中，实时调整中，对挤压杆的移动速度和模具口温度的调整方法如下: 反馈的挤压杆的移动速度与PLC中的预设挤压杆的移动速度进行比较，若反馈的挤压杆的移动速度小于预设值，液压系统将驱动挤压杆加快移动速度；若反馈的挤压杆的移动速度大于预设值，液压系统将驱动挤压杆减慢速度，使挤压杆的移动速度符合预设值，实现挤压杆的移动速度的闭环调整； 反馈的温度结果与PLC中的预设等温挤压温度区间进行比较，若反馈的温度在预设等温挤压温度区间之内，液压系统将继续驱动挤压杆进行挤压；若反馈的温度高于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，降低挤压杆移动速度分段曲线中该段内的速度设定值；若反馈的温度低于预设等温挤压温度区间，按照温度差值，提高挤压杆移动速度分段曲线中该段内的速度设定值，通过调整挤压杆移动速度，使反馈的温度保持在预设等温挤压温度区间，实现挤压系统温度的闭环控制。
3.根据权利要求1中所述的速度分段控制的等温挤压方法，其特征是:所述的步骤3中，测温仪采用无接触反射式多波长红外测温仪。
全文摘要
本发明涉及冶金技术领域，是铝挤压机挤压过程中的一种等温挤压方法，特别是速度分段控制的等温挤压方法。它是以PLC逻辑控制器为硬件核心，PLC逻辑控制器与挤压机的液压系统导通，并在PLC逻辑控制器中编入程序，其特征是这种速度分段控制的等温挤压方法按照模拟挤压杆移动速度分段曲线、挤压杆移动速度分段曲线输入PLC、实时检测和实时调整四个步骤进行。这种速度分段控制的等温挤压方法采用随着挤压行程增加，挤压杆的移动速度分段逐步下降的方式，同时对被挤压模具进行检测，该方法适用于工程的实际运行，可以实现铝及铝合金的等温挤压工艺。
文档编号B21C23/00GK103100575SQ201310015170
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者张君, 高红章, 侯永超, 辛宏斌, 周少凡, 黄胜 申请人:中国重型机械研究院股份公司