1 引言

　　龍門式精密油壓機(jī)，具有行程大、工作臺(tái)寬、空程速度快等特點(diǎn)，若采用以往所使用的常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)的各種行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制油壓機(jī)動(dòng)作行程，當(dāng)壓制另外一種產(chǎn)品要求更換模具時(shí)，需要調(diào)整行程開(kāi)關(guān)的位置，主缸的行程開(kāi)關(guān)很高，液壓墊的行程開(kāi)關(guān)則在地坑內(nèi)(機(jī)身有一部分在地坑內(nèi))，變換參數(shù)數(shù)據(jù)，調(diào)整操作十分不便。針對(duì)這一點(diǎn)，我們使用PLC精密直線位移傳感器+高精度分辨率的模擬量輸入模塊+觸摸屏來(lái)控制整個(gè)電氣控制線路。主缸、液壓墊均采用美國(guó)TOM公司生產(chǎn)的精密直線位移傳感器，提高了行程控制的可靠性和精度;采用進(jìn)口觸摸式工業(yè)顯示屏，PLC程序控制，上作靈敏、可靠、柔性好，整機(jī)數(shù)字化程度較高;采用光幕安全保護(hù)裝置，滑塊導(dǎo)軌程控滑塊裝置.使整機(jī)性能更加完善

2 龍門式精密油壓機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)

　　2.1龍門式精密油壓機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　采用3臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng):①液壓泵主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)雙聯(lián)葉片泵.控制滑塊、液壓墊的上七行，下行，上退料缸的退料和縮回。②液壓泵主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)變量柱塞泵，控制滑塊、液壓墊的上行，下行，退料缸的退料和縮回。③另外一臺(tái)小電機(jī)控制整臺(tái)機(jī)器的自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)

　　此外還設(shè)有電磁換向閥、插裝閥等若干個(gè)，控制整個(gè)油路系統(tǒng)。

　　2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序

　　機(jī)器有點(diǎn)動(dòng)和半自動(dòng)兩種動(dòng)作規(guī)范。作半自動(dòng)循環(huán)時(shí)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序?yàn)椋褐鞲卓焖傧滦?主缸工進(jìn)壓制-主缸上行、液壓墊下行、上退料缸頂出退料一退料桿縮回。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　3.1硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)精密油壓機(jī)運(yùn)行控制技術(shù)要求，輸入信號(hào)19個(gè)，輸出信號(hào)19個(gè)，因此，該設(shè)備選用口本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR可編程序控制器。其1/O分配如表1。

　　電氣系統(tǒng)采用38OV交流電源，控制電路電壓220V，且由變壓器與主回路隔離，電氣設(shè)備接地均牢固可靠。最初采用三菱公司的FXZN-2AD作為直線位移傳感器采集模擬量輸入，但是在調(diào)試過(guò)程當(dāng)中，在觸摸屏中查看油壓機(jī)的主缸、液壓墊當(dāng)前位置顯示值時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)有跳動(dòng)，輸入有電壓波動(dòng)，模擬量參數(shù)值受到外界干擾。因此，換用FXZN-8AD，把一般的+I0V直流開(kāi)關(guān)電源替換使用了+l0V直流穩(wěn)壓電源，直線位移傳感器和FX2N-8AD之間模擬量輸入信號(hào)線使用了雙芯絞和屏蔽電纜，之間確保沒(méi)有接頭，并和其他電源線或容易產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線分離開(kāi)，針對(duì)輸入有電壓波動(dòng)，兩個(gè)通道分別連接了一個(gè)容量大約為0.1到0.47μF，25V的電容器。試驗(yàn)結(jié)果較好，沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)值跳動(dòng)。

　　PLC外圍接線如圖1所示，模擬量輸入模塊FXZN-8AD通過(guò)PLC擴(kuò)展口與PLC相連。觸摸屏和PLC通過(guò)RS-232相連。FXZN-8AD使用了PLC的24V直流服務(wù)電源，確保了將接地端子圈連接到皆進(jìn)行。級(jí)接地(不大于lon)的PLC主單元的接地端子上。

圖1 PLC外圍接線

　　表1 輸入、愉出信號(hào)及其地址編號(hào)表

圖2 輸出閥接線圖

　　閥的接線如圖2所示。輸出閥為24V大流量直流閥，上面并聯(lián)的整流一極管是為了防止繼電器在輸出時(shí)，時(shí)常有火花冒出影響其使用壽命。

3.2軟件設(shè)計(jì)

　　在使用FX2N-8AD時(shí)，可以根據(jù)PLC主單元和其連接的方法，用TO指令來(lái)設(shè)置輸入模式，從而可以從電壓輸入、電流輸入和熱電偶輸入(溫度輸入)中，選擇模擬輸入信號(hào)FXZN一SAD可以在每個(gè)通道選擇不同的模擬輸入，運(yùn)用于該部油壓機(jī)時(shí)，我們把FXZN-SAD直接連接到FX2N系列PLC上，選擇了通道1和通道2，兩通道都是電壓輸入。

　　3.2.1PLC程序設(shè)計(jì)

　　程序中主要控制各個(gè)閥的通斷來(lái)控制整個(gè)油路系統(tǒng)，從而控制整臺(tái)油壓機(jī)的動(dòng)作由于該部分程序較長(zhǎng)，此處沒(méi)有列出。程序還包括主缸、液壓墊位置的采集，位置的采集是利用直線位移傳感器，用FX2N一8AD來(lái)處理采集到的信號(hào)，通過(guò)FX2N-8AD的緩沖存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱“BFM”)來(lái)完成FX2N一SAD和PLC主單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。使用FROM/TO指令來(lái)讀寫(xiě)B(tài)FM和PLC之間的數(shù)據(jù)。PLC梯形圖程序如圖3所。模擬量輸入模塊數(shù)據(jù)處理的程序如下:

　?、俑淖冚斎肽Ｊ?BFM#O，BF氏1#1)(改變每一個(gè)設(shè)定值)大約需要5s的時(shí)間。確保修改完輸入模式后到執(zhí)行寫(xiě)入每一個(gè)設(shè)置(TO指令)之間至少有5s間隔。

　?、跀?shù)據(jù)寄存器D232中存放主缸當(dāng)前位置數(shù)值。程序中使用比較指令讓主缸當(dāng)前位置和觸摸屏中設(shè)定的主缸上限、主缸工進(jìn)、主缸下限等數(shù)值做比較，從而執(zhí)行主缸的當(dāng)前動(dòng)作。

　?、蹟?shù)據(jù)寄存器D214中存放液壓墊當(dāng)前位置數(shù)值。程序中使用比較指令讓液壓墊當(dāng)前位置和觸摸屏中設(shè)定的液壓墊上限、液壓墊下限等數(shù)值做比較，從而執(zhí)行液壓熱的當(dāng)前動(dòng)作。

　　3.2.2FXZN一8AD標(biāo)準(zhǔn)I/0特性

　　圖4是FX2N-8AD的標(biāo)準(zhǔn)1/0特性，電壓輸入-10V到+10V，使用0～+10V直流穩(wěn)壓器。

　　則當(dāng)達(dá)到+IOV時(shí)，模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換出來(lái)數(shù)字值為+1600

4 精密直線位移傳感器的使用

　　美國(guó)TOM公司生產(chǎn)的精密直線位移傳感器，是帶有一個(gè)長(zhǎng)的持續(xù)傳導(dǎo)軌跡分壓計(jì)型傳感器，在控制和測(cè)量運(yùn)用中，適合于絕對(duì)位移傳感，其線性精度為士0.05%。具有移動(dòng)快，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，符合龍門式精密油壓機(jī)的控制要求。根據(jù)實(shí)際要求在油壓機(jī)的主缸、液壓墊上分別安裝Kl下滑板式、KTC拉桿式直線位移傳感器。在一個(gè)半自動(dòng)工作過(guò)程中，油壓機(jī)的主缸、液壓墊分別帶動(dòng)兩只直線位移傳感器移動(dòng)，將采集到的兩點(diǎn)模擬量值輸入到FXZN-8AD，F(xiàn)X2N-8AD將此模擬輸入數(shù)值(此時(shí)是電壓輸入)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且把他們傳輸?shù)絇LC主單元。主缸、液壓墊選用直線位移傳感器的有效測(cè)量長(zhǎng)度為500mm、400mm。

　　圖4 標(biāo)準(zhǔn)I/0特性

5 GP系列觸摸屏在油壓機(jī)中的運(yùn)用

　　GP系列觸摸屏工業(yè)圖形顯示器(簡(jiǎn)稱觸摸屏)是一種連接入類和機(jī)器的(主要為PLC)入機(jī)界面(簡(jiǎn)稱HMI)，稱為PLC的臉面，它替代了傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能操作顯示器。我們選用日本Dighal公司生產(chǎn)的觸摸屏，作油壓機(jī)的主缸h限、主缸工進(jìn)、保壓時(shí)間、卸荷時(shí)間等各種參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù)、曲線、圖形動(dòng)畫(huà)等各種形式來(lái)反映PLC的內(nèi)部狀態(tài)，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，從而直觀反映龍門式精密油壓機(jī)的各動(dòng)作流程。

　　以油壓機(jī)帶動(dòng)育線位移傳感器的行程作為圖形的縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)則由時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)控，在壓機(jī)工作一個(gè)半自動(dòng)工作循環(huán)后，得到如圖5所示的油壓機(jī)動(dòng)作趨勢(shì)圖。從該動(dòng)作曲線上，可以清楚地看到油壓機(jī)在完成整個(gè)半自動(dòng)動(dòng)作過(guò)程中所描繪的折線圖。根據(jù)該折線圖，判斷機(jī)器運(yùn)行良好與否。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　以PLC為控制核心，將直線位移傳感器、模擬量輸入模塊、觸摸屏用于龍門式精密油壓機(jī)的控制，大大提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場(chǎng)操作入員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，這臺(tái)油壓機(jī)的觸摸屏可顯示機(jī)器全程工作狀態(tài)，若需要更高精密度控制，則可搭配以下只者其一：速度比例閥、壓力比例閥、速度及壓力比例閥。

　　采用PLC和觸摸屏結(jié)合的方式進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，監(jiān)控功能較完善，監(jiān)控效果較好，控制性能穩(wěn)定。同時(shí)，它還簡(jiǎn)化了油壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，在工藝程序變更時(shí)，更突出表現(xiàn)其靈活方便的優(yōu)越性。系統(tǒng)具有控制實(shí)時(shí)性好、可靠。