使用旋转编码器实现压力机装模高度自动调整的办法

廖小飞

（东风柳州汽车股份有限公司，广西 柳州545000）

90年代初，公司从济南第二机床厂引进数台400T曲柄机械压力机，用于卡车横梁的成型加工。设备运行多年以后，受震动冲击影响，滑块高度刻度表内齿轮变形卡滞且难于修复，表盘受油渍污染读数困难，滑块高度无法正常显示，更换模具时装模高度调整困难。为此在滑块内加装旋转编码器，利用触摸屏显示取代刻度表，利用PLC采集编码器数据后对滑块高度进行了闭环控制，实现了装模高度自动调整的功能。改造后滑块高度值能实时在触摸屏上准确显示，更换模具时，只需操作者在触摸屏上输入指定的滑块高度值，滑块就能自动准确的运行到相应高度，解决了以往装模调整时需要操作者“边看边操作”效率低且调整精度不高的问题，生产效率得到提高，设备可靠性得到提高，具有一定的实用价值。本文对此改造办法进行介绍。见图1.

图1 设备现场照片

1 实现办法

图2为改造的系统原理图，由图可以看出，加装旋转编码器、PLC、触摸屏后，通过闭环控制能对滑块高度进行比较精准的自动调节。受滑块内部空间限制，调整电机需通过减速机、蜗轮蜗杆、链轮链条与旋转编码器连接，两者旋转角度建立线性关系。编码器采用Autonics公司生产的EPM50S多圈绝对值旋转编码器。该编码器单圈信号位宽为10bit（1024分辨率），多圈信号位宽为13bit（8192圈）[1]，意味着每当编码器旋转一周，能发出1 024个脉冲，最大记录8 192圈。当开动滑块调整电机进行装模高度调整时，电机带动编码器旋转，此时编码器23bit的数据送入PLC进行处理，就可以计算出当前滑块的实时位置。在触摸屏上设置所需要的滑块高度值后，PLC将此设定值与实时值进行比较，进行闭环控制，最终让滑块精确达到指定高度。

图2 系统原理图

PLC采用三菱FX2N系列，编码器与PLC的连接采用硬接线方式，单圈10bit信号接入X160开始的连续10个输入端子，多圈13bit信号接入X200开始的连续13个输入端子[2]，编码器接口如图3所示。

图3 编码器接口

编码器旋转圈数与当前装模高度存在线性关系，假设滑块传动比为4/1，即编码器旋转一圈滑块移动4 mm.设D258为触摸屏上的标定输入值，D268为滑块高度最终显示值，D512为编码器总圈数计算值。标定计算PLC控制图如图4所示。

图4 标定计算

经过标定后，变量D268与滑块的实际高度值精确吻合，D268即为滑块高度的当前值。设变量D122为装模高度的设定值，当在GT1000触摸屏上输入所需装模高度值D122以后，PLC将D122与当前值D268进行比较，如果D122比D268大，滑块自动向上移动命令发出，滑块调整电机正转，达到减速区间（例如1 mm）后，滑块调整电机正转停止。滑块自动向上移动控制图如图5所示。

图5 滑块自动向上移动

然后滑块依靠惯性继续向上移动，当设定值D122比当前值D268大0.13 mm时，防粘电机接触器动作，滑块停止在当前位置（见图6）。

图6 滑块自动停止

以上是滑块自动向上调整的过程，向下调整的过程控制原理类似，在此不再赘述。通过以上办法，在有其他相关连锁信号的条件下，实现了装模高度的自动调整。改造后，换模精度实测能到0.1 mm左右，比改造前有所提高。

2 结束语

压力机设备使用多年后，在长期的震动冲击下，滑块高度刻度表容易损坏，装模高度不能精准调节，对冲压件的质量影响较大。使用编码器、PLC、触摸屏等目前主流的工控技术对已运行接近三十年的压力机进行改造，提高了生产效率，提高了设备可靠性，改善了冲压件加工质量，产生了比较好的经济效益。公司另外有几台800T压力机目前也按照此方法进行了改造，提升了公司老旧机械压力机设备的现代化水平。

参考文献：

[1]奥托尼克斯公司.EPM50说明书[EB/OL].2012.http：//www.autonicschina.com/products/products_detail.php catecode=01/06/02&db_uid=1265.

[2]三菱电机工业自动化.FX2N可编程控制器资料[EB/OL].2014.http：//cn.mitsubishielectric.com/fa/zh/download/dwn_idx_manual.asp.