RZU2500HA框架式液压机电气控制系统改造

2013-05-03李彦军李月琴

设备管理与维修 2013年4期

李彦军李月琴

一、问题的提出

北京北方车辆集团有限公司传动分厂使用1台RZU2500HA框架式液压机（合肥锻压机床厂2003年产）进行热压成型。液压机采用研华工控机+三菱FX2N系列PLC电气控制方式，实现逻辑动作和模拟量的控制，以及数据设置。工控机与PLC采用无协议通信（RS指令）实现链接，FX2N-232BD接口与工控机串行接口COM1-232接口通信。热压成型时工件温度约为900℃，夏季30℃以上时，设备附近温度可达40℃左右，这样工控机温度始终无法下降，经常死机，导致液压机自动控制失灵，影响正常生产，为此决定改造液压机电气控制系统。

二、液压机电气控制系统改造

1.改造方案

根据使用经验，研华系统稳定性不如PLC，特别是处于油污、振动或金属易氧化的空气等条件恶劣的环境中，研华板卡易出现问题，使用寿命也会缩短。三菱FX2NPLC系统配置较低，适用低端控制系统，而且液压机上传感器、电磁阀、比例阀等元件较多，若不用研华板卡采集数据而单独用1个FX2N无法满足设备需求（根据电流负荷，目前1个FX2N主模块无法扩展用于数据采集及数据输出的特殊模块），考虑改造方案如下。

表1 程序元件列表

（1）将原工控机更换为1个FX2NPLC主站，主站上扩展几个必要的模块组成1个独立的系统，这样将原工控机内板卡的功能全部转接到新的PLC主站。新PLC主站与原有电气柜内的FX2N分站通过并行通信数据线进行连接，交换必要的数据。将原触摸显示器改为触摸屏（PLC无法与原显示器进行通信），触摸屏接到新PLC主站上的RS422通信接口。在触摸屏可进行数据显示（例如主缸位移等数据）和参数设定，所有数据或参数都来自两个CPU组成的PLC系统。

（2）全部拆除原工控机和FX2NPLC，更换为西门子S7-300 PLC（或同等水平其他品牌PLC）+触摸屏控制系统，所有的系统控制及数据监测均由该PLC完成。

方案（1）改动小，成本低，决定采用该方案进行电气改造。

2.硬件配置

FX2N-128MR（主模块）+FX2N-48ER（扩展模块）+FX2N-16ER（扩展模块）构成从站PLC系统，控制液压机的一系列逻辑动作。改造增加部分：①两个1HC特殊模块，分别读取3#和4#磁栅尺脉冲信号（滑块位移数据）。②主站FX2N-48MR带几个特殊模块实现与从站的并行链接。液压机电气控制原理见图1。

（1）并行链接通信（图2）。两个FX2NPLC的数据传输可在1∶1的基础上通过100个M辅助继电器和10个D数据寄存器完成。并行链接中，PLC是主站点时驱动M8070触点接通，PLC是从站点时驱动M8071触点接通。机床动作控制程序中数据交换用到的M辅助继电器和D数据寄存器见表1。

（2）主站功能。①NO.0，FX2N-4AD的4个通道分别读取1#～4#主缸压力传感器的模拟量数据（4～20mA）；②NO.1，FX2N-4AD的1、2号通道分别读取系统压力信号、液压垫压力信号、液压垫位移信号。液压垫的位移信号为巴鲁夫BTL5-E17模拟量位移传感器的4～20mA；③NO.2，FX2N-4DA的4个通道分别输出-10～+10V信号给4个主泵，用于泵的流量控制；④NO.3，FX2N-4DA的4个通道分别输出-10～+10V信号给液压系统中的4个比例阀，用于控制流入4个主缸的流量，已达调平效果；⑤NO.4，FX2N-4DA的1、2号通道分别输出-10～+10V信号给系统比例压力阀和液压垫比例压力阀；⑥NO.5、NO.6的FX2N-1HC和FX2N-1HC高速计数模块分别读取1#和2#磁栅尺脉冲信号（滑块位移数据）。