基于PLC的联动液压机同步控制系统

2014-09-25伏红生

锻压装备与制造技术 2014年4期

伏红生

（徐州压力机械有限公司技术中心，江苏徐州 221004）

0 引言

汽车纵梁液压机是汽车制造业的关键设备，直接关系到汽车整车可靠和安全。它是由多台普通液压机，通过专用的联动垫板将活动梁（一般液压机称之为滑块）刚性连接在一起，配合各自的供油阀或泵的控制，来保证滑块的同步运行，压制加工出合格的汽车纵梁。80年代以前，我国主要依靠国外进口，成本高，配件供应、使用维修都不方便。80年代后，随着我国液压机技术和控制技术水平的日益提高，我国液压机制造企业与济南铸锻研究所合作，生产了一批同步控制系统，该同步控制系统是采用自整角机构成的传感器系统，测量接受机和发送机的异步电压信号，控制滑块油缸的比例阀（或泵），从而使滑块运行同步。该专用同步系统未形成批量生产，自整角机安装和传动复杂，对相位差和传动方向有一定要求，维护不方便。随着PLC控制技术拓飞速发展，控制模块不断开发，指令更加丰富，采用基于PLC的同步控制系统取代之前的专用同步控制装置的条件已成熟。

1 同步控制系统的设计原理

图1 PLC，PT同步控制系统配置图

该系统选用磁尺作为液压机各滑块的位移传感器，检测各自的位置，其位置数据送至PLC，通过编制程序进行显示、比较，以中间滑块为基准滑块，两侧滑块为同步滑块，检测两侧同步滑块与基准滑块的位移差，来判断同步滑块与基准滑块的位置关系和运动速度，自动减小或增大比例阀（或泵）的控制量，从而控制同步滑块与基准滑块同步运行。

2 系统组成

如图1所示为该同步控制系统的组成示意图。

2.1 PLC

根据多年使用经验，我们选择了OMRON CS1系统PLC作为控制核心，该系列PLC基板防护性好，可靠性高，模块种类全，指令丰富。PLC主要控制件的CPU选用CS1WCPU42H，作为程序处理、贮存并与上位机通讯之用，普通I/O模块控制油压机动作，通讯模块方便与触摸屏通讯，模拟量输入模块CSW-AD081-V1用于位移传感器的模拟信号输入，一般选用4～20mA，对应于0～1000mm，模拟量输出 CS1W-DA041，3 路比例泵阀的模拟量（±10V）的控制输出。

图2 同步系统程序调整试流程图

2.2 触摸屏

采用NS10-TV001B，主要用于滑块位移、速度、压力、保压时间等参数的显示、设定；比例阀泵的控制量变化速率的监测和调整。

2.3 检测元件

采用巴鲁夫(精度0.01mm)位移传感器，信号为4～20mA，对应位移0～1000mm。

2.4 执行元件

采用 Atos比例阀，DLHZO-TE-040 L73，±10V，对应于流量27～40l/min，1V=10%的阀的行程，该系列比例阀动、静态特性稳定，过滤要求低，可靠性高。

3 同步系统的程序编制及调试

3.1 程序编制

利用OMRON CX-One集成软件平台的CXProgramer进行详细的I/O表的创建,编制控制程序,可以是指令编程，也可以是梯形图编程，两者可相互转化，一般用梯形图编程。首先对模拟量模块进行初始化，设定信号的类型，电压还是电流，信号的范围，分辨率4000还是8000，输入/输出的启动条件。将各位移传感器的位移读入转化成实数，换算出各自的位置值和运动速度。将同步滑块的位置与基准滑块比较，判断出比例阀的控制方向，调节控制量的变化速率，保持同步滑块与基准滑块的位置差不超过3mm。选用带位置反馈的比例阀提高了系统的同步精度。程序调试流程图如图2所示。

3.2 程序调试

先不加联动板，滑块空载运动，消除各种阻尼，调节各自比例阀，观察不装联动板时同步状况，反复运行一段时间后，找出各自比例阀的初始量和增减变化速率。压机闭模，传感器位移调整一致，设定好相关参数，加上联动板，试运行，观察同步状态，调整比例阀的初始值和变化速率，使同步滑块都与基准滑块在一定范围±3mm内同步。