現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)在KOJIMAHSP1000/600油壓機(jī)上的應(yīng)用

劉向榮

（陜西重型汽車(chē)有限公司車(chē)身廠，陜西 西安 710200）

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)在KOJIMAHSP1000/600油壓機(jī)上的應(yīng)用

劉向榮

（陜西重型汽車(chē)有限公司車(chē)身廠，陜西 西安 710200）

本文介紹了進(jìn)口日本KOJIMA（小島公司）HSP1000/600油壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。著重描述三菱Q系列高性能PLC和CCLINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用、組成結(jié)構(gòu)以及新技術(shù)、新元件在現(xiàn)代化數(shù)控沖床的核心價(jià)值的體現(xiàn)。

PLC；CC-LINK；現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；AD/DA模塊；遠(yuǎn)程I/O

1 引言

HSP1000/600雙動(dòng)油壓機(jī)是陜西重型汽車(chē)有限公司2005年購(gòu)置日本小島KOJIMA公司的新設(shè)備，分內(nèi)外滑塊，可進(jìn)行內(nèi)外雙動(dòng)或者聯(lián)結(jié)單動(dòng)，內(nèi)滑塊輸出最大壓力1000T，外滑塊輸出最大壓力600T，聯(lián)結(jié)單動(dòng)后可進(jìn)行1600T壓力輸出，可滿(mǎn)足各種拉延工藝需求。該設(shè)備屬于新一代數(shù)控沖床，運(yùn)行壓力、加壓速度、時(shí)間、位移等參數(shù)均可在人機(jī)界面觸摸屏上進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，設(shè)備操作方便，人工智能性強(qiáng)，擁有自動(dòng)操作提示和故障自動(dòng)診斷功能，在使用過(guò)程中，故障率低，電氣配置先進(jìn)。

2 HSP1000/600油壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)

2.1 PLC

該壓力機(jī)采用三菱公司新一代高性能Q06HPLC為控制核心，CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)作為控制鏈路，包括本地主站1個(gè)，遠(yuǎn)程I/O從站3個(gè)，輸入模塊12個(gè)共384點(diǎn)，輸出模塊10個(gè)共320點(diǎn)，另外有以太網(wǎng)模塊1個(gè)，高速計(jì)數(shù)單元模塊1個(gè)，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊1個(gè)，D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊一個(gè)。

PLC基板槽體上自左往右安插著觸摸屏通訊模塊、PLC電源模塊、Q06HCPU模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、輸入模塊、輸出模塊。這些基本單元組成了PLC控制中心站，CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊通過(guò)專(zhuān)用CC-LINK總線(xiàn)電纜鏈接到遠(yuǎn)程3個(gè)從站，遠(yuǎn)程的輸入輸出I/O信號(hào)通過(guò)總線(xiàn)全雙工的傳遞到CC-LINK模塊再進(jìn)入CPU進(jìn)行處理。

2.2 CC-LINK總線(xiàn)

遠(yuǎn)程I/O模塊的使用大大減少了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布線(xiàn)的距離，同時(shí)也充分利用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)響應(yīng)時(shí)間快、數(shù)據(jù)傳送量大的優(yōu)勢(shì)，元器件信號(hào)就近進(jìn)站，執(zhí)行器和傳感器直接連到自動(dòng)化系統(tǒng)，信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送到CPU，這種方式既減少了中間環(huán)節(jié)也使得控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到≤20ms，通訊速率最大為10MB/S。

圖2為CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的布局圖

CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的三個(gè)遠(yuǎn)程從站分別位于配電柜內(nèi)部、操作面板內(nèi)和上橫梁頂部，分別采集及輸出油壓機(jī)電柜內(nèi)元器件的信號(hào)、操作面板控制信號(hào)以及機(jī)床頂部各類(lèi)電磁閥、接近開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)及編碼器等器件的動(dòng)作。各個(gè)從站對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CC-LINK進(jìn)入PLC主站CPU根據(jù)預(yù)加載程序進(jìn)行控制。2.3特殊功能模塊

油壓機(jī)的壓力、滑塊速度設(shè)置并控制輸出以及滑塊位置的顯示需要特殊功能模塊，包括AD、DA模塊和高速計(jì)數(shù)模塊。

壓力的顯示功能是通過(guò)壓力傳感器將電壓模擬信號(hào)輸入AD轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再通過(guò)PLC程序的計(jì)算轉(zhuǎn)換輸出到觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

壓力、速度(流量)的控制功能是根據(jù)PLC程序計(jì)算結(jié)果通過(guò)DA模塊將數(shù)字信號(hào)輸入放大器單元進(jìn)行變換為模擬電壓信號(hào)，控制比例閥和比例泵的力矩電機(jī)偏角和比例電磁閥的閥芯轉(zhuǎn)角來(lái)實(shí)現(xiàn)。

滑塊位移的顯示是通過(guò)絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器將旋轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)輸入高速計(jì)數(shù)單元讀取累計(jì)圈數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3為比例閥的控制機(jī)理。

3 先進(jìn)的故障診斷系統(tǒng)

油壓機(jī)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，液壓系統(tǒng)元件的執(zhí)行都需要電氣系統(tǒng)的控制，油壓機(jī)作業(yè)為人工操作，其控制主要是對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，通過(guò)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中包含有定位限位、檢測(cè)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，作業(yè)工藝較復(fù)雜，為了避免故障的頻繁出現(xiàn)和降低操作難度，在人機(jī)界面上對(duì)加工人的樹(shù)形操作條件、故障提示、I/O點(diǎn)通斷的顯示、各個(gè)從站故障均有顯示，對(duì)加工人員和設(shè)備維護(hù)人員的工作難度大大降低。其實(shí)質(zhì)就是將PLC程序中輸入輸出點(diǎn)和主要控制回路的條件通過(guò)人機(jī)界面編程軟件繪制在觸摸屏上，界面各個(gè)I/O點(diǎn)的信號(hào)與PLC信號(hào)同步處理顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)

三菱Q06HPLC配合CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和遠(yuǎn)程I/O模塊的功能很好地滿(mǎn)足了油壓機(jī)的控制要求，體現(xiàn)出新一代現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床的主要優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的故障頻率，Q系列高性能PLC和先進(jìn)的CC-LINK總線(xiàn)更加適應(yīng)工廠惡劣的工況，提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。

人機(jī)界面的豐富能及時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行控制狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使設(shè)備操作維護(hù)更加方便。

核心進(jìn)口電氣器件的使用提高了電氣系統(tǒng)的可靠性，使設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間的大作業(yè)量的工作中能夠保持穩(wěn)定，各個(gè)分站的獨(dú)立檢測(cè)體現(xiàn)出現(xiàn)代電氣發(fā)展模塊化、集成化、簡(jiǎn)潔化的設(shè)計(jì)理念。

[1]MITSUBISHIQ系列高性能CPU用戶(hù)手冊(cè)，三菱電機(jī)上海FA中心，2005.

[2]美 JamesA.Rehg GlennJ.Sartori.工業(yè)電子技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005年第二次出版.