立式板料折彎機改造及PLC控制系統設計

王曉麗

(淮海工學院機械工程學院，江蘇連云港222005)

折彎機能將板材加工成各種角度，是一種非常廣泛的機械加工設備。作者針對文獻［1］中的折彎機的液壓原理進行了改進，提高了生產效率和性能。由于折彎機動作頻繁，而繼電器在頻繁動作下壽命較短，可靠性差，進而把原來繼電器控制改為PLC 控制，抗干擾能力增強，增加了可靠性和適應性，改善了繼電器控制器的不足。

1 液壓原理圖改造前后對比

1.1 改造前的液壓系統存在的問題

改造前的液壓系統原理圖如圖1所示。

圖1 改造前的液壓系統原理圖

從原理圖和實際使用中的情況可看出，存在以下問題:

(1)在快進過程中，換向閥工作在右位，單向順序閥雖起到平衡活塞重力的作用，但快進速度慢，工作效率低。

(2)夾緊板料需要特殊的裝置，增加了成本。

(3)工作進給時油壓升高，變量泵2 的流量自動減小，但進給速度不能調節。

(4)在液壓缸8 向下運動過程中，如突然遇到故障或受到沖擊，液壓缸有桿腔形成負壓，油箱中的油會倒吸進入液壓缸有桿腔，導致空氣進入系統，影響運動的平穩性。

(5)在快進開始、快進轉工進、快速返回動作切換時，沒有安裝行程閥或壓力繼電器，控制不方便。

1.2 改造方案

改造后的液壓原理圖如圖2所示。

圖2 改造后的液壓系統原理圖

針對以上存在的主要問題，主要從以下幾個方面進行了改造:

(1)加入了兩位三通電磁換向閥10，在快進過程中，液壓缸為差動聯接，下行速度提高1 倍。

(2)在液壓回路中增加了夾緊工件的功能，利用液壓缸7 及相關回路夾緊工件。

(3)在工作進給時，增加了速度調節功能，通過單向調速閥9 實現。

(4)為防止液壓缸8 運動過程中的故障或突然沖擊，導致空氣進入系統，在回油路中加入單向閥11，增加運動的平穩性。

(5)夾緊回路中，在液壓缸的進油路上加入壓力繼電器，當達到設定的夾緊力，工作缸轉入快進下行狀態;同時，在快進轉工進、快速返回動作切換時，安裝了相應的行程閥，容易實現控制。

1.3 改造后系統的工作過程

系統的油源為限壓式變量泵，最高工作壓力由溢流閥調定。系統的兩個執行元件為壓緊缸7 和主缸11，兩液壓缸的換向分別由兩位四通電磁換向閥3 和三位四通電磁換向閥8 控制。采用限壓式變量泵16和調速閥9 組成的容積節流調速方式。考慮到夾緊時間可調節和當進油路壓力瞬間下降時仍能保持夾緊力，所以接入節流閥5 調速和單向閥2 保壓。在該回路中還裝有減壓閥4，用來調節夾緊力的大小和保持夾緊力的穩定。系統啟動，壓緊缸壓緊工件，當壓緊力達到壓力繼電器設定值后，壓力繼電器發出信號，使電磁閥1Y 和4Y 同時得電，主缸差動快進。在碰到行程開關SQ1 后，4Y 失電，轉入工進狀態，進行板料折彎。當碰到行程開關SQ2 后，2Y 得電，主缸快速返回。然后3Y 得電，壓緊缸返回原位。

2 PLC 系統設計

PLC 需要有6 個輸入點、5 個輸出點，故選擇三菱FX2N－16MR 型PLC，其主機輸入/輸出點數為8/8，能滿足控制要求，空余輸入輸出點數能滿足今后擴展需要。PLC 控制輸入輸出點分配，如表1所示。

表1 PLC 控制輸入輸出點分配表

根據折彎機的工作過程和各電磁閥的動作順序，編制了程序。系統以自動方式運行，考慮到運行過程中可能出現故障或緊急情況，設置了急停按鈕SB2，保證主液壓缸退回原位。程序采用三菱公司的編程軟件GX Developer 編寫，并進行了調試。

3 結論

作者對立式折彎機液壓原理進行了改造，主要體現在以下3 個方面。

(1)改造后，主缸快進速度增加1 倍，并且加入了壓緊回路來夾緊工件，壓力繼電器和各行程閥的選擇和安裝更便于實現自動化控制，使折彎機各方面性能得到改善和增強，避免了潛在危險。

(2)采用PLC 控制代替傳統的繼電器控制，使可靠性增強、壽命增加，而且方便功能的擴展。

(3)采用三菱公司的編程軟件GX Developer 編程，對自動控制系統的功能進行了模擬調試、運行，為折彎機應用于實際提供了參考。

【1】張利平.液壓傳動系統及設計［M］.北京:化學工業出版社，2005.

【2】許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動［M］.北京:機械工業出版社，2004.

【3】熊幸明.電氣控制與PLC［M］.北京:機械工業出版社，2011.

【4】楊培元，朱福元.液壓系統設計簡明手冊［M］.北京:機械工業出版社，2011.

【5】章宏甲，黃誼.液壓傳動［M］.北京:機械工業出版社，1998.