PLC在壓力機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

 
　　1250T混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)是我公司鋼結(jié)構(gòu)廠的關(guān)鍵設(shè)備（型號(hào) BDY1250-4*2），為通用單動(dòng)板沖壓液壓機(jī)，壓機(jī)可以完成壓彎、壓筋、拉伸、局部成型及小噸位沖裁等冷沖壓工藝、適用于長度不超過4米、寬度不超過2米，厚度4-16毫米的大型板沖壓件生產(chǎn)，特別適用于鐵道車輛板件沖壓生產(chǎn)。該沖壓設(shè)備為天津機(jī)床廠生產(chǎn)至今使用已有10余年其電氣控制方面采用傳統(tǒng)繼電器控制形式，通過繼電器之間的編搭實(shí)現(xiàn)邏輯控制。該設(shè)備在每年的部備車生產(chǎn)中長期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)電氣元件老化嚴(yán)重、控制線混亂，電氣故障率很高。同時(shí)，設(shè)備的一些重要元器件如檢測(cè)行程控制的旋轉(zhuǎn)式編碼器、繼電器等損壞后很難從市場(chǎng)上采購再有隨著公司產(chǎn)品的多樣化，設(shè)備的動(dòng)作順序和工藝也更加復(fù)雜，設(shè)備現(xiàn)在的狀況已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求，因此對(duì)該壓力機(jī)電氣系統(tǒng)升級(jí)改造。 
　　1 系統(tǒng)硬件 
　　主電機(jī)啟動(dòng)采用星角啟動(dòng)以減少對(duì)電網(wǎng)造成干擾，接入PLC的220 V電壓增加濾波功能。PLC輸出用于控制換向閥、控制泵負(fù)載較大的部件采用中間繼電器控制。 
　　同時(shí)為了保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾方面。 
　　1）在易發(fā)生安全事故部位增加外部連鎖回路：如將電機(jī)過載保護(hù)、下滑塊移動(dòng)與上滑塊動(dòng)作控制信號(hào)直接接入接觸器回路，以保證出現(xiàn)誤操作時(shí)能夠及時(shí)切斷設(shè)備電源保證設(shè)備及操作人員安全。 
　　2）以觸摸屏作為人機(jī)交流工具。在觸摸屏上可以通過設(shè)置虛擬按鈕省去原來控制面板的各式真實(shí)的按鈕開關(guān)使控制面板更加整潔。壓力機(jī)的壓力信號(hào)檢測(cè)裝置、滑塊和液墊的位置檢測(cè)線信號(hào)、等可以作為PLC的輸入信號(hào)，這樣觸摸屏可清楚的顯示壓力的大小、滑塊的位置狀態(tài)，還可以通過觸摸屏對(duì)壓力、位置等進(jìn)行設(shè)定并且通過觸摸屏的故障顯示報(bào)警能夠準(zhǔn)確的判斷出故障點(diǎn)便于故障得到及時(shí)的處理。 
　　3）考慮到大型重載壓力機(jī)的安全性要求在移動(dòng)操作站及壓力機(jī)四角等部位分別安裝急停按鈕該四個(gè)急停按鈕常閉點(diǎn)采取串聯(lián)的發(fā)式確保在有任何意外發(fā)生的情況下按下該開關(guān)避免任何傷人事件。 
　　4）增設(shè)移動(dòng)按鈕操作站。該設(shè)備原來只有一個(gè)固定的操作臺(tái)距離壓力機(jī)的工作臺(tái)面5米左右，這樣操作設(shè)備時(shí)由于視野受限存在盲區(qū)曾發(fā)生過傷人事件，本次改造中在原有固定操作臺(tái)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)移動(dòng)操作站，上面設(shè)置用于設(shè)備自動(dòng)與半自動(dòng)運(yùn)行的啟動(dòng)、停止兩個(gè)操作按鈕及一個(gè)急停按鈕。 
　　2 PLC選型 
　　可編程邏輯控制器（PLC）是壓力機(jī)新型電氣控制系統(tǒng)的核心。考慮到該設(shè)備的工作環(huán)境較差周邊干擾源較多的實(shí)際情況決定采用歐姆龍系列或西門子系列這兩種比較成熟的產(chǎn)品。 
　　車間內(nèi)多臺(tái)剪板機(jī)和折彎機(jī)的控制系統(tǒng)采用是歐姆龍系列，考慮到統(tǒng)型和通用化及日后的管理中可以使用原有的數(shù)據(jù)線、編程軟件決定采用歐姆龍系列PLC，具體型號(hào)為歐姆龍CP1H-XA40DR-A，擴(kuò)展模塊型號(hào)為CP1W-40EDR正好滿足實(shí)際只有四個(gè)模擬量輸入、輸出的情況，既節(jié)約成本又能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。 
　　3 編程軟件及程序語言的選用 
　　本例中的電氣改造所選用的編程軟件為C x-Programmer 7.2，該軟件與所選用的歐姆龍CP1H-XA40DR-A系列PLC編程軟件相兼容。其中編程語言采用直觀明了，易于調(diào)試的梯形圖程序和便于后期編程器維護(hù)維修的布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言。 
　　4 接線設(shè)計(jì)及外圍元件選型 
　　1）PLC控制器輸入側(cè)接線。PLC控制器輸入側(cè)采用直流24 V，取代原來控制系統(tǒng)中的220 V電壓。輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，指示燈點(diǎn)亮?xí)r表明當(dāng)前有輸入信號(hào)輸入，既降低了故障的排查難度，又提高了解決問題的速度。 
　　2）PLC控制器輸出側(cè)接線。PLC控制器輸出側(cè)根據(jù)實(shí)際要求，選用交流220 V電壓，輸出側(cè)采用中間繼電器作為控制信號(hào)通過控制繼電器的吸和進(jìn)而控制執(zhí)行元件動(dòng)作，同時(shí)控制器輸出點(diǎn)及中間繼電器均帶有綠色指示燈，當(dāng)條件滿足程序運(yùn)行時(shí)輸出信號(hào)指示燈及中間繼電器指示燈亮變綠，這樣當(dāng)設(shè)備的執(zhí)行元件出現(xiàn)問題時(shí)通過觀察指示燈的顏色便可判斷電氣是否運(yùn)行正常，在一定程度上提高了設(shè)備維修速度。 
　　3）元件選型與布置。PLC控制系統(tǒng)的故障大部分是由于外圍元件造成的，可見外圍元件的可靠性對(duì)控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性運(yùn)行是非常重要的，為了提高PLC系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性將接觸式的限位開關(guān)，按鈕開關(guān)改為非接觸式的、損壞率更低的接近開關(guān)，接觸器等電器元件選擇新型高可靠性施耐德產(chǎn)品，這樣雖然改造成本在一定程度上會(huì)有所增加但PLC的運(yùn)行穩(wěn)定性得到可極大的提高。 
　　5 電氣柜的布線 
　　電氣柜內(nèi)電氣元件的布局和走線要遵循元器件之間相互干擾最小，強(qiáng)電線與弱電線分別走線的原則。弱電輸出線與信號(hào)輸入線要分開，同時(shí)信號(hào)輸入線要使用屏蔽線并可靠接地，電氣柜內(nèi)電線按照功能劃分避免不同功能的線纜交叉分布。不能忽略電箱本身的接地，以減少信號(hào)干擾，例如WB43M-6*1600校平機(jī)曾出現(xiàn)上壓輥無法微調(diào)后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電氣柜本身沒有接地線造成靜電感應(yīng)導(dǎo)致故障發(fā)生，后將地線恢復(fù)后間隙手動(dòng)微調(diào)恢復(fù)正常。 
　　6 新舊配電柜的不同 
　　舊配電柜內(nèi)控制線已經(jīng)雜亂無章，電氣元件陳舊、老化，線號(hào)部分已經(jīng)丟失不能和原圖紙一一對(duì)應(yīng)，新配電柜按照上述要求布線后柜內(nèi)配盤整潔、線路規(guī)整、線號(hào)清晰，線纜按功能分區(qū)走線，電器柜更加整潔、直觀便于維修操作。 
　　7 PLC邏輯控制器的程序備份 
　　隨著科技不斷進(jìn)步PLC本身的硬件性能不斷提高穩(wěn)定性越來越好，可是在北方夏季炎熱潮濕及電網(wǎng)突然斷電等情況下，也會(huì)出現(xiàn)PLC本身硬件的損壞造成數(shù)據(jù)丟失不可恢復(fù)的后果，這就要求在完成設(shè)備調(diào)試后將最終的程序進(jìn)行備份，方法如下。 
　　1）電腦裝載并運(yùn)行編程軟件C x-Programmer 7.2。 
　　2）電腦與PLC通訊口通過數(shù)據(jù)線連接。 
　　3）打開我的電腦屬性—設(shè)備管理器記下端口號(hào)，然后將PLC編程軟件中通信設(shè)置里的端口號(hào)修改成與設(shè)備管理器里的端口一致。 
　　4）選擇正確的PLC類型與CPU類型。 
　　5）在驅(qū)動(dòng)器中設(shè)置正確的波特率，在PLC中點(diǎn)擊“在線”并上載后即可。 
　　混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)在經(jīng)過這次改造后，故障率降低了80%，大大減輕了設(shè)備維修人員的作業(yè)時(shí)間同時(shí)設(shè)備利用率也得到了很大的提高。這次改造是一個(gè)較為成功的案例，以較低的花費(fèi)恢復(fù)了設(shè)備的原有功能動(dòng)作，操作更加直觀、安全，可以作為工廠其他沖壓設(shè)備實(shí)施改造的樣本。