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[摘 要]目前国内钢绳生产合绳机压线瓦大多用手动调节螺杆压紧，不便于钢丝绳合绳时压线瓦压力合理、有效的监测，且当钢绳合绳时出现质量问题，压线瓦不能自动打开、设备不能自动停机，易造成“坏活”增加及产品的报废，采用液压系统控制压线瓦解决了以上问题。
[关键词]工控机、旋编、可编程控制器、液压瓦恒力
中图分类号：TH137；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0347-02
一、改造前情况
压线瓦是股合成钢丝绳的关键部位，压线瓦的好坏，直接影响到钢绳的生产质量。而我公司成绳机目前所使用的压线瓦，是在瓦座两端各加一根螺杆，并通过螺杆的螺旋传动来实现压线瓦的压紧和松开，其缺点是：
1、压线瓦的压力值由操作工人根据经验调节，压线瓦螺杆一端固定，在瓦座的入口处，当绳径发生变化时，钢绳所受的压力就不一样。如绳径因绳芯增大等原因而增大时，瓦不能自动松开让钢绳通过，而增大了对钢绳的压力，造成钢绳严重磨损变形，扭麻花，甚至断股，断绳，拉翻瓦座；如绳径因绳芯减小等原因而减小时，瓦不能继续压紧，而造成钢绳瓦压力小，绳不成形、松散或起灯笼等现象，不能保证产品质量。
2、当压紧压线瓦时，每个人扳螺杆时对瓦的压力值不一致，对同一规格的钢绳，其瓦压紧力也不一样。
3、司机在换股时挂头，返车等情况下，总不停的松开和压紧绳瓦，劳动强度大。
4、在压紧压线瓦时，一边紧螺杆，一边理顺瓦口股，并点动设备，不安全。
因此，普通压线瓦在合绳时，无法保证压线瓦对钢绳压力的恒定。
二、液压瓦系统的设计
（一）液压系统的设计
根据钢绳合绳时由于不同产品规格合绳处压线瓦压力应在一定范围内恒定的原则，结合液压技术的特点，在压线瓦装置中应用液压系统作为执行系统。
1、技术要求
压线瓦压紧所要求达到的标准：位移大小、压力范围、系统控制精度，反应速度。
2、系统功能设计
因该系统考虑的是压线瓦恒压工作，此系统是一个保压系统。由此，设计出该系统图如下：（见图1）
（二）液压瓦控制系统的设计
（见图2）
由上图液压瓦的控制系统知，工控机对输入信息（可编程控制器转变的数据）进行处理，并输出控制各执行元件（液压瓦系统，变频电机），且通过数据库存储和显示。这样运用了通信技术和液压系统对压线瓦进行恒压控制，对生产产品质量进行在线监控。
而可编程控制器（PLC）则是对来自液压系统，变频器，旋转编码器的信息（各种模拟量），经转换后反馈给工控机，对来自工控机的控制信息经转换成各种模拟量对控制元件（液压瓦、变频电机）进行控制，是信息转换处理的核心。
在这个控制系统里，为了能更好地控制液压瓦，保证产品质量，从成绳SK6/1000机的主电机，机头合绳箱，牵引变速箱，收线装置上采集信息，并经工控机处理后对液压瓦和主电机进行控制，使设备的运转配合液压瓦对钢绳进行保护。（见图3）
如当主机、牵引运转正常，而收线停止转动，则液压瓦自动打开，且主机也自动停机；如当主机在运转，而牵引和收线停止转动，则液压瓦自动打开，主机也自动停机。
由于该旋编采用的是增量型编码器，所以可通过编码器的反馈信号来判断主机，牵引，收线装置的转动方向，从而判断出生产钢绳的捻向，并与工控机给定的捻向相比较，如果不一致，则报警并停机。
而主机旋编采用的是1000分辩率的旋转编码器，也就是说主机的滑道转动一圈，发出1000个脉冲，并通过检测主机的脉冲数就可以计算出生产钢绳的米长，并与给定值相比较，如到给定米长，则报警并停机。
为了能使该机更趋于完善，利用组态王进行二次开发，建立了成绳6/1000机各种工艺参数的数据库，并利用数据库优化各类工艺参数，使生产同类产品时可以选用和参考，达到优化工艺参数共享。
工控机作为上位机，直接接收来自外界的信号输入，可以根据生产钢绳的工艺要求，设定液压系统的压力值上限和下限，并且下传到可编程控制器（PLC）。因为压力传感器反馈的信号是4～20mA的电流信号，需要将该信号处理转换成数字信号后，与给定的上限压力值、下限压力值相比较。如果反馈值高于设定值上限，则输出信号控制液压泵电机停机。如果反馈值低于设定值下限，则输出信号控制液压泵电机启动。这个过程根据PLC程序的扫描不停的运行，确保液压系统恒压。
液压系统的溢流阀是直接控制液压系统的压力值，因该溢流阀接收信号为0～0.81A，所以增加一个信号放大器，接收来自PLC的0～10V电压信号，经转换放大后，输出，直接控制液压系统的实际压力。
PLC将来自压力传感器的压力信号，电磁换向阀的动作次数，转为数字量后，上传到工控机显示和存储，便于对压力值的跟踪和控制。
3、液压元件的设计
（1）液压油选定：根据以上要求，对液压油选用20#机油。
（2）确定执行元件：根据6/610成绳机压线瓦生产φ21.5mm的钢绳时，其瓦压力测量在600kgf左右，对成6/1000机瓦压力估算在2000kgf，而设计时又要考虑到留有充足的压力余量，对成6/1000机以5000kgf进行设计，系统的最大工作压力为10MPa，于是取液压缸为：
根据公式F=D2Pηm
式中：F—液压缸产生的推力（N）
D—液压缸内径（m）
P—输入液体的压力（Pa）
ηm—液压缸的机械效率（取ηm=0.95）
于是算得液压缸内径D=80mm 取行程为125mm
即液压缸型号为：Y-HGI-E80/45×125LF5HL1O
（3）齿轮泵的选择
考虑到整个系统主要功能是保压，对管路液体流量要求不严，并考虑到此系统动作较简单，选定齿轮泵为：
根据公式：QP≥K（∑Q）max
式中：QP—泵的流量
K—系统泄漏系数（取K=1.2）
（∑Q）max—液压缸的最大总流量，考虑采用蓄能器，这里就不再考虑。
于是选定齿轮泵为：CBY2010-1TR
（4）电机的选择
根据泵的驱动功率N=PpQp/103ηp
式中：Pp—泵的实际工作压力（Pa）
Qp—泵的实际流量（m3/s）
ηp—泵的总功率（取ηp=0.65）
选定电机为：Y132S-45.5KW立式电机
（5）控制元件的选择及辅助元件的选择
选定控制元件为：单向阀：DIF-L10H2
電流比例溢流阀：BYY-D10A
电流比例溢流阀：SZBY-L6B
电磁换向阀：34DO-B10H-T
辅助元件为：蓄能器：NXQ1-L10/10-H
充氮气压力：P0=3MPa
过滤器：WU-25X180
三、改造后的效果
该系统在我公司6/610和6/1000捻绳机上已得到了全面推广使用，生产的钢绳从φ15mm～φ28mm，液压系统运行正常，未发现因系统设计及操作带来的产品质量问题，其优点是：采用工控建立数据库，并从机身各传动部位采集设备运行信息控制液压瓦和主机运转；能自动计米，并监控捻距，捻向；克服了因螺杆不能自动压紧，松开的缺点，保证了钢绳在瓦处受到恒定压力，保证产品质量；直观地从工控机、仪表上反映了每一根钢绳受压线瓦的压力，避免了人为操作原因造成的同规格不同压力；自动卸压装置能自动卸压，降低了劳动强度；设备自动化程度的提高，其生产作业率也得到了相应提高。
四、结语
成绳机压线瓦液压传动系统的使用，很好地满足钢绳的生产工艺，保证了产品质量。因此，它不光在成绳机上能采用，在股绳机和其它受拉、压的设备上也能采用，具有广泛的推广意义。
[关键词]工控机、旋编、可编程控制器、液压瓦恒力
中图分类号：TH137；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0347-02
一、改造前情况
压线瓦是股合成钢丝绳的关键部位，压线瓦的好坏，直接影响到钢绳的生产质量。而我公司成绳机目前所使用的压线瓦，是在瓦座两端各加一根螺杆，并通过螺杆的螺旋传动来实现压线瓦的压紧和松开，其缺点是：
1、压线瓦的压力值由操作工人根据经验调节，压线瓦螺杆一端固定，在瓦座的入口处，当绳径发生变化时，钢绳所受的压力就不一样。如绳径因绳芯增大等原因而增大时，瓦不能自动松开让钢绳通过，而增大了对钢绳的压力，造成钢绳严重磨损变形，扭麻花，甚至断股，断绳，拉翻瓦座；如绳径因绳芯减小等原因而减小时，瓦不能继续压紧，而造成钢绳瓦压力小，绳不成形、松散或起灯笼等现象，不能保证产品质量。
2、当压紧压线瓦时，每个人扳螺杆时对瓦的压力值不一致，对同一规格的钢绳，其瓦压紧力也不一样。
3、司机在换股时挂头，返车等情况下，总不停的松开和压紧绳瓦，劳动强度大。
4、在压紧压线瓦时，一边紧螺杆，一边理顺瓦口股，并点动设备，不安全。
因此，普通压线瓦在合绳时，无法保证压线瓦对钢绳压力的恒定。
二、液压瓦系统的设计
（一）液压系统的设计
根据钢绳合绳时由于不同产品规格合绳处压线瓦压力应在一定范围内恒定的原则，结合液压技术的特点，在压线瓦装置中应用液压系统作为执行系统。
1、技术要求
压线瓦压紧所要求达到的标准：位移大小、压力范围、系统控制精度，反应速度。
2、系统功能设计
因该系统考虑的是压线瓦恒压工作，此系统是一个保压系统。由此，设计出该系统图如下：（见图1）
（二）液压瓦控制系统的设计
（见图2）
由上图液压瓦的控制系统知，工控机对输入信息（可编程控制器转变的数据）进行处理，并输出控制各执行元件（液压瓦系统，变频电机），且通过数据库存储和显示。这样运用了通信技术和液压系统对压线瓦进行恒压控制，对生产产品质量进行在线监控。
而可编程控制器（PLC）则是对来自液压系统，变频器，旋转编码器的信息（各种模拟量），经转换后反馈给工控机，对来自工控机的控制信息经转换成各种模拟量对控制元件（液压瓦、变频电机）进行控制，是信息转换处理的核心。
在这个控制系统里，为了能更好地控制液压瓦，保证产品质量，从成绳SK6/1000机的主电机，机头合绳箱，牵引变速箱，收线装置上采集信息，并经工控机处理后对液压瓦和主电机进行控制，使设备的运转配合液压瓦对钢绳进行保护。（见图3）
如当主机、牵引运转正常，而收线停止转动，则液压瓦自动打开，且主机也自动停机；如当主机在运转，而牵引和收线停止转动，则液压瓦自动打开，主机也自动停机。
由于该旋编采用的是增量型编码器，所以可通过编码器的反馈信号来判断主机，牵引，收线装置的转动方向，从而判断出生产钢绳的捻向，并与工控机给定的捻向相比较，如果不一致，则报警并停机。
而主机旋编采用的是1000分辩率的旋转编码器，也就是说主机的滑道转动一圈，发出1000个脉冲，并通过检测主机的脉冲数就可以计算出生产钢绳的米长，并与给定值相比较，如到给定米长，则报警并停机。
为了能使该机更趋于完善，利用组态王进行二次开发，建立了成绳6/1000机各种工艺参数的数据库，并利用数据库优化各类工艺参数，使生产同类产品时可以选用和参考，达到优化工艺参数共享。
工控机作为上位机，直接接收来自外界的信号输入，可以根据生产钢绳的工艺要求，设定液压系统的压力值上限和下限，并且下传到可编程控制器（PLC）。因为压力传感器反馈的信号是4～20mA的电流信号，需要将该信号处理转换成数字信号后，与给定的上限压力值、下限压力值相比较。如果反馈值高于设定值上限，则输出信号控制液压泵电机停机。如果反馈值低于设定值下限，则输出信号控制液压泵电机启动。这个过程根据PLC程序的扫描不停的运行，确保液压系统恒压。
液压系统的溢流阀是直接控制液压系统的压力值，因该溢流阀接收信号为0～0.81A，所以增加一个信号放大器，接收来自PLC的0～10V电压信号，经转换放大后，输出，直接控制液压系统的实际压力。
PLC将来自压力传感器的压力信号，电磁换向阀的动作次数，转为数字量后，上传到工控机显示和存储，便于对压力值的跟踪和控制。
3、液压元件的设计
（1）液压油选定：根据以上要求，对液压油选用20#机油。
（2）确定执行元件：根据6/610成绳机压线瓦生产φ21.5mm的钢绳时，其瓦压力测量在600kgf左右，对成6/1000机瓦压力估算在2000kgf，而设计时又要考虑到留有充足的压力余量，对成6/1000机以5000kgf进行设计，系统的最大工作压力为10MPa，于是取液压缸为：
根据公式F=D2Pηm
式中：F—液压缸产生的推力（N）
D—液压缸内径（m）
P—输入液体的压力（Pa）
ηm—液压缸的机械效率（取ηm=0.95）
于是算得液压缸内径D=80mm 取行程为125mm
即液压缸型号为：Y-HGI-E80/45×125LF5HL1O
（3）齿轮泵的选择
考虑到整个系统主要功能是保压，对管路液体流量要求不严，并考虑到此系统动作较简单，选定齿轮泵为：
根据公式：QP≥K（∑Q）max
式中：QP—泵的流量
K—系统泄漏系数（取K=1.2）
（∑Q）max—液压缸的最大总流量，考虑采用蓄能器，这里就不再考虑。
于是选定齿轮泵为：CBY2010-1TR
（4）电机的选择
根据泵的驱动功率N=PpQp/103ηp
式中：Pp—泵的实际工作压力（Pa）
Qp—泵的实际流量（m3/s）
ηp—泵的总功率（取ηp=0.65）
选定电机为：Y132S-45.5KW立式电机
（5）控制元件的选择及辅助元件的选择
选定控制元件为：单向阀：DIF-L10H2
電流比例溢流阀：BYY-D10A
电流比例溢流阀：SZBY-L6B
电磁换向阀：34DO-B10H-T
辅助元件为：蓄能器：NXQ1-L10/10-H
充氮气压力：P0=3MPa
过滤器：WU-25X180
三、改造后的效果
该系统在我公司6/610和6/1000捻绳机上已得到了全面推广使用，生产的钢绳从φ15mm～φ28mm，液压系统运行正常，未发现因系统设计及操作带来的产品质量问题，其优点是：采用工控建立数据库，并从机身各传动部位采集设备运行信息控制液压瓦和主机运转；能自动计米，并监控捻距，捻向；克服了因螺杆不能自动压紧，松开的缺点，保证了钢绳在瓦处受到恒定压力，保证产品质量；直观地从工控机、仪表上反映了每一根钢绳受压线瓦的压力，避免了人为操作原因造成的同规格不同压力；自动卸压装置能自动卸压，降低了劳动强度；设备自动化程度的提高，其生产作业率也得到了相应提高。
四、结语
成绳机压线瓦液压传动系统的使用，很好地满足钢绳的生产工艺，保证了产品质量。因此，它不光在成绳机上能采用，在股绳机和其它受拉、压的设备上也能采用，具有广泛的推广意义。