Y32-315四柱万能液压机PLC控制系统

2017-04-13胡美君陆萍蓝余永平李慧敏

设备管理与维修 2017年2期

关键词：液压机电磁铁换向阀

胡美君，陆萍蓝，余永平，李慧敏

（1.杭州职业技术学院友嘉机电学院，浙江杭州310018；2.中国计量大学工程训练中心，浙江杭州310018）

Y32-315四柱万能液压机PLC控制系统

胡美君1，陆萍蓝2，余永平1，李慧敏1

（1.杭州职业技术学院友嘉机电学院，浙江杭州310018；2.中国计量大学工程训练中心，浙江杭州310018）

Y32-315液压机工作原理，在此基础上设计液压机的PLC控制系统，包括硬件的实现和软件的开发。新控制系统使用结果表明，液压机的加工效率和可靠性提高。

液压机；PLC控制系统；研发

0 引言

液压机是一种以液体为介质来传递能量而实现多种锻压工艺的机器，与其他压力机相比，液压机具有压力和速度可在较大范围内无级调节、动作灵活、各执行机构动作可方便达到所希望的配合关系等优点。常用于材料的压制工艺，如冲裁、弯曲、翻边以及薄板拉深等，也可用于校正、压装、砂轮成形，金属零件冷挤压成形，粉末制品压制成形以及塑料制品压制成形等工艺[1-2]。传统液压机采用继电器接触控制方式，其控制电路复杂，继电器、接触器数量多，故障率高，维修难以及时进行，无法保证生产的连续性。采用三菱FX1N-40MR-001对Y32-315液压机控制系统进行改造。

1 Y32-315液压机工作原理

Y32-315型液压机液压系统原理见图1[1]，其动作过程为：工作活塞空行程向下运动→工作行程→保压→回程→顶出缸顶出工件，至此完成一次工作循环。

（1）启动。液压泵电机启动时，全部换向阀的电磁铁处于断电状态，泵输出的油经三位四通电液换向阀2（中位）及阀1（中位）流回油箱，泵空载启动。

（2）活动横梁空程快速下降电磁铁1YA及5YA通电，电液换向阀2及阀1换至右位，控制油经电磁换向阀（右位），打开液控单向阀，主缸下腔油经液控单向阀、电液换向阀2（中位）及阀1（中位）排回油箱，动梁在重力作用下快速下降，此时主缸上腔形成负压，上部油箱的低压油经充液阀向主缸上腔充液，同时泵输出的油也经电液换向阀2（右位）及单向阀进入主缸上腔。

图1 Y32-315型液压机液压系统原理图

（3）活动横梁慢速下降及工作加压。活动横梁降至一定位置时，触动行程开关2S，使5YA断电，电磁换向阀复位，液控单向阀关闭，主缸下腔油需经支撑阀排回油箱，活动横梁不再靠重力作用下降，必须依靠泵输出的压力油对活塞加压，才能使活动横梁下降，活动横梁速度减慢。此时活动横梁速度决定于泵的供油量，改变泵的流量即可调节活动横梁的运动速度。同时由于主缸上腔油压较高，液动滑阀在油压作用下，恒处于上位动作状态。

（4）保压。电磁铁1YA断电，利用单向阀及充液阀的锥面，对主缸上腔油进行密封，依靠油及机架的弹性进行保压。当主缸上腔油压降至一定值时，压力继电器发讯，使电磁铁1YA通电，泵向主缸上腔供油使油压升高，保证保压压力；当油压超过一定值时，压力继电器又发讯，使1YA断电，液压泵停止向主缸上腔供油，油压不再升高。

（5）卸压回程。电磁铁2YA通电，电液换向阀2换至左位，压力油经电液换向阀2（左位）使充液阀开启，主缸上腔油经充液阀排回油箱，油压开始下降。当主缸上腔油压大于液动滑阀的动作压力时，液动滑阀始终处于上位。压力油经电液换向阀2（左位）及液动滑阀（上位）使顺序阀开启，压力油可经顺序阀排回油箱。顺序阀的调整压力应稍大于充液阀所需控制压力，以保证充液阀开启。但此时油压并不很高，不足以推动主缸活塞回程。当主缸上腔油压降至一定值时，液动滑阀复至下位。顺序阀的控制油路被换至油箱，顺序阀关闭，压力油经液控单向阀进入主缸下腔，推动活塞上行。同时主缸上腔油继续通过充液阀排回上部油箱，活动横梁开始回升。

（6）浮动压边。当需要利用顶出缸进行压边时，可先使电磁铁3YA通电，电液换向阀1换至左位，压力油经电液换向阀2（中位）及阀1（左位）进入顶出缸下腔。顶出缸上腔油经电液换向阀1（左位）排回油箱，顶出缸活塞上行。当接触压边圈后，3YA断电。坯料进行反拉深时，顶出缸活塞在活动横梁压力的作用下，随动梁一起下降。顶出缸下腔油经节流阀及溢流阀1排回油箱，由于节流阀有一定的节流阻力，因而产生一定的油压，相应使顶出缸活塞产生一定的压边力。调节溢流阀1即可改变浮动压边力。

（7）顶出缸顶出及退回。电磁铁3YA通电，电液换向阀1换至左位，顶出缸活塞上行，顶出工件。当电磁铁4YA通电，电液换向阀1换至右位，则顶出缸活塞下行，顶出缸退回。

（8）停止。全部电磁铁处于断电状态，电液换向阀1和2处于中位，液压泵输出的油经电液换向阀2（中位）及阀1（中位）排回油箱，泵卸荷。液控单向阀将主缸下腔封闭，活动横梁悬空停止不动。

2 PLC控制系统

在Y32-315液压机液压系统工作原理分析基础上，采用PLC技术对控制系统进行改造。根据其主缸和顶出缸的工作过程，可知PLC的输入部分包括启动按钮、停止按钮、压力继电器、下行压制按钮、主缸退回按钮、顶出按钮、顶出缸退回按钮以及位置控制元件（主液压缸上限位开关、定程压制限位开关、顶出缸上限位开关、顶出缸下限位开关）；输出部分包括：电磁换向阀的电磁铁1YA，2YA，3YA，4YA，5YA，电机控制线圈。PLC的外部接线图见图2，可以看出，PLC共需要12个输入点，9个输出点，为方便扩展，可选用三菱FX1N-40MR-001型PLC。 FX1N-40MR-001是三菱FX1N系列中一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制，具有串行通信功能以及紧凑尺寸。该系统设置了自动和手动2种模式，可以通过输入点X0切换。

2.1 手动模式

手动模式参照图2和图3梯形图。

图2 PLC外部接线图

图3 手动模式梯形图

系统上电后，切换为手动模式，按下主缸下行按钮X003，控制泵电机启动带动液压泵给液压系统提供控制油；异步电机通电Y—△启动，从而带动主泵给液压系统供油。线圈Y004和Y010通电，电磁铁1YA和5YA通电，液压机主缸滑块快速下行，下行过程中碰到行程开关2S，使线圈Y010断电，电磁铁5YA断电，此时主缸上腔只由液压泵单独供油，从而实现慢速加压，完成压制过程；压制完成后主缸碰击行程开关3S，线圈Y004断电，实现保压过程；按下主缸上行按钮X004，线圈Y005通电，使电磁铁2YA通电，主缸回程，当主缸回程过程碰及行程开关1S，使线圈Y005断电，主缸原位停止；按下顶出缸上行按钮X010，线圈Y006通电，线圈Y007断电，使电磁铁3YA通电则顶出缸顶出制件；按下顶出缸下行按钮X011，线圈Y007通电，线圈Y006断电，顶出缸回到原位，一个手动工作循环完成。

2.2 自动模式

自动模式参照图2和图4梯形图，系统上电后，切换为自动模式，按下自动开始按钮时，控制泵电机启动带动液压泵给液压系统提供控制油，时间继电器T10开始计时，到达时间后，异步电机通电Y—△启动，带动主泵给液压系统供油；时间继电器T11开始计时，时间到达后，线圈Y004和Y010通电，电磁铁1YA和5YA通电，液压机主缸滑块快速下行，下行过程中碰到行程开关2S，使线圈Y010断电，电磁铁5YA断电，此时主缸上腔只由液压泵单独供油，从而实现慢速加压，完成压制过程；压制完成后主缸碰及行程开关3S，线圈Y004断电，液压泵油回油箱，实现保压过程；时间继电器T12开始计时，时间到达后，线圈Y005通电，使电磁铁2YA通电，主缸回程，当主缸回程过程中碰及行程开关1S，使线圈Y005断电，主缸原位停止；辅助继电器M0动作，线圈Y006通电，使电磁铁3YA通电则顶出缸顶出制件，至触及顶出缸上限位开关3S时，电磁铁3YA断电，时间继电器T13开始计时，时间到达后，线圈Y007通电，电磁铁4YA通电，顶出缸退回；按下停止按钮X002，线圈Y000到Y010复位，一个自动工作循环完成。