基于PLC的聯(lián)動(dòng)液壓機(jī)同步控制系統(tǒng)

伏紅生

（徐州壓力機(jī)械有限公司 技術(shù)中心，江蘇 徐州 221004）

0 引言

汽車縱梁液壓機(jī)是汽車制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，直接關(guān)系到汽車整車可靠和安全。它是由多臺(tái)普通液壓機(jī)，通過專用的聯(lián)動(dòng)墊板將活動(dòng)梁（一般液壓機(jī)稱之為滑塊）剛性連接在一起，配合各自的供油閥或泵的控制，來保證滑塊的同步運(yùn)行，壓制加工出合格的汽車縱梁。80年代以前，我國主要依靠國外進(jìn)口，成本高，配件供應(yīng)、使用維修都不方便。80年代后，隨著我國液壓機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)水平的日益提高，我國液壓機(jī)制造企業(yè)與濟(jì)南鑄鍛研究所合作，生產(chǎn)了一批同步控制系統(tǒng)，該同步控制系統(tǒng)是采用自整角機(jī)構(gòu)成的傳感器系統(tǒng)，測(cè)量接受機(jī)和發(fā)送機(jī)的異步電壓信號(hào)，控制滑塊油缸的比例閥（或泵），從而使滑塊運(yùn)行同步。該專用同步系統(tǒng)未形成批量生產(chǎn)，自整角機(jī)安裝和傳動(dòng)復(fù)雜，對(duì)相位差和傳動(dòng)方向有一定要求，維護(hù)不方便。隨著PLC控制技術(shù)拓飛速發(fā)展，控制模塊不斷開發(fā)，指令更加豐富，采用基于PLC的同步控制系統(tǒng)取代之前的專用同步控制裝置的條件已成熟。

1 同步控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

圖1 PLC，PT同步控制系統(tǒng)配置圖

該系統(tǒng)選用磁尺作為液壓機(jī)各滑塊的位移傳感器，檢測(cè)各自的位置，其位置數(shù)據(jù)送至PLC，通過編制程序進(jìn)行顯示、比較，以中間滑塊為基準(zhǔn)滑塊，兩側(cè)滑塊為同步滑塊，檢測(cè)兩側(cè)同步滑塊與基準(zhǔn)滑塊的位移差，來判斷同步滑塊與基準(zhǔn)滑塊的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)速度，自動(dòng)減小或增大比例閥（或泵）的控制量，從而控制同步滑塊與基準(zhǔn)滑塊同步運(yùn)行。

2 系統(tǒng)組成

如圖1所示為該同步控制系統(tǒng)的組成示意圖。

2.1 PLC

根據(jù)多年使用經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了OMRON CS1系統(tǒng)PLC作為控制核心，該系列PLC基板防護(hù)性好，可靠性高，模塊種類全，指令豐富。PLC主要控制件的CPU選用CS1WCPU42H，作為程序處理、貯存并與上位機(jī)通訊之用，普通I/O模塊控制油壓機(jī)動(dòng)作，通訊模塊方便與觸摸屏通訊，模擬量輸入模塊CSW-AD081-V1用于位移傳感器的模擬信號(hào)輸入，一般選用4～20mA，對(duì)應(yīng)于0～1000mm，模擬量輸出 CS1W-DA041，3 路 比例泵閥的模擬量（±10V）的控制輸出。

圖2 同步系統(tǒng)程序調(diào)整試流程圖

2.2 觸摸屏

采用NS10-TV001B，主要用于滑塊位移、速度、壓力、保壓時(shí)間等參數(shù)的顯示、設(shè)定；比例閥泵的控制量變化速率的監(jiān)測(cè)和調(diào)整。

2.3 檢測(cè)元件

采用巴魯夫(精度0.01mm)位移傳感器，信號(hào)為4～20mA，對(duì)應(yīng)位移0～1000mm。

2.4 執(zhí)行元件

采用 Atos比例閥，DLHZO-TE-040 L73，±10V，對(duì)應(yīng)于流量27～40l/min，1V=10%的閥的行程，該系列比例閥動(dòng)、靜態(tài)特性穩(wěn)定，過濾要求低，可靠性高。

3 同步系統(tǒng)的程序編制及調(diào)試

3.1 程序編制

利用OMRON CX-One集成軟件平臺(tái)的CXProgramer進(jìn)行詳細(xì)的I/O表的創(chuàng)建,編制控制程序,可以是指令編程，也可以是梯形圖編程，兩者可相互轉(zhuǎn)化，一般用梯形圖編程。首先對(duì)模擬量模塊進(jìn)行初始化，設(shè)定信號(hào)的類型，電壓還是電流，信號(hào)的范圍，分辨率4000還是8000，輸入/輸出的啟動(dòng)條件。將各位移傳感器的位移讀入轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)，換算出各自的位置值和運(yùn)動(dòng)速度。將同步滑塊的位置與基準(zhǔn)滑塊比較，判斷出比例閥的控制方向，調(diào)節(jié)控制量的變化速率，保持同步滑塊與基準(zhǔn)滑塊的位置差不超過3mm。選用帶位置反饋的比例閥提高了系統(tǒng)的同步精度。程序調(diào)試流程圖如圖2所示。

3.2 程序調(diào)試

先不加聯(lián)動(dòng)板，滑塊空載運(yùn)動(dòng)，消除各種阻尼，調(diào)節(jié)各自比例閥，觀察不裝聯(lián)動(dòng)板時(shí)同步狀況，反復(fù)運(yùn)行一段時(shí)間后，找出各自比例閥的初始量和增減變化速率。壓機(jī)閉模，傳感器位移調(diào)整一致，設(shè)定好相關(guān)參數(shù)，加上聯(lián)動(dòng)板，試運(yùn)行，觀察同步狀態(tài)，調(diào)整比例閥的初始值和變化速率，使同步滑塊都與基準(zhǔn)滑塊在一定范圍±3mm內(nèi)同步。

4 結(jié)束語

基于PLC的同步控制系統(tǒng)采用成熟可靠的PLC控制技術(shù)，模擬量傳感器配合觸摸屏，提高同步系統(tǒng)的可視性和可靠性，便于根據(jù)用戶和市場(chǎng)的變化改變控制系統(tǒng)，滿足用戶的技術(shù)要求，安裝調(diào)試簡單方便，參數(shù)顯示和設(shè)定一目了然。在多臺(tái)汽車縱梁液壓機(jī)改造中取得了很好的應(yīng)用效果。

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