拉伸液壓機(jī)的PLC改造

廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校 黃南雄

拉伸液壓機(jī)系韶關(guān)陶瓷廠1991年從佛山市液壓機(jī)廠購進(jìn)的設(shè)備。該液壓機(jī)是韶關(guān)陶瓷廠技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)試制或制作磚坯樣板的主要成型設(shè)備。由于其電氣控制系統(tǒng)比較落后，與工作環(huán)境不適應(yīng)，經(jīng)常發(fā)生故障，給生產(chǎn)工作及機(jī)械安全帶來很大影響。

本液壓機(jī)以7.5KW的三相異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)柱塞泵供油，由四個(gè)壓力閥、七個(gè)電磁方向控制閥來控制上、中、下三個(gè)活塞缸進(jìn)行工作的。電氣控制主要由：空氣式時(shí)間繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕等組成。原來的電氣系統(tǒng)，由于工作繁復(fù)，系統(tǒng)落后，故障時(shí)有發(fā)生。公司曾作過多次檢修，但修后不久，又有新故障發(fā)生。對(duì)此，本人根據(jù)多年維修經(jīng)驗(yàn)結(jié)合韶關(guān)陶瓷廠實(shí)際情況作深入分析。本電氣控制系統(tǒng)存在有以下問題：

表1 根據(jù)本機(jī)控制要求對(duì)各電器作PLC輸入、輸出點(diǎn)分配

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圖1 PLC接線圖

1.與環(huán)境不適應(yīng)

由于整個(gè)系統(tǒng)是利用布線邏輯來實(shí)現(xiàn)各種控制，需使用大量機(jī)械觸點(diǎn)。而陶瓷廠是一個(gè)高溫、多粉塵的場(chǎng)所，惡劣的環(huán)境對(duì)繼電器壽命影響很大，極易造成短路，觸點(diǎn)接觸不良等，故障很多。

2.行程定位不準(zhǔn)

該機(jī)活塞升降行程靠行程開關(guān)定位，由于動(dòng)作頻繁，行程開關(guān)容易損壞，造成定位不準(zhǔn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)械安全。

3.設(shè)備管理不便

本機(jī)沒有固定操作工，操作者大多缺乏機(jī)電知識(shí)，在調(diào)整時(shí)間、壓力等參數(shù)時(shí)容易調(diào)錯(cuò)，造成系統(tǒng)混亂，無法工作。

4.改變工作方式難

當(dāng)產(chǎn)品需要而須改變系統(tǒng)工作方式時(shí)，需要改動(dòng)各電器接線邏輯，工作量大。

5.維修不便

由于繼電控制系統(tǒng)線路繁雜，聯(lián)鎖較多，且沒有自檢功能，一旦發(fā)生故障，檢修耗時(shí)耗力。

一、改造方案

圖2 液壓機(jī)半自動(dòng)控制的狀態(tài)流程圖

從以上分析可知，采用繼電順序控制很難滿足該液壓機(jī)在韶關(guān)陶瓷廠小型廣場(chǎng)磚及劈開磚的成型需要。對(duì)此，我與韶關(guān)陶瓷廠公司領(lǐng)導(dǎo)研究后決定，對(duì)60噸拉伸液壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)作如下改造：

1.用可編程序控制器（PLC）代替原繼電順序控制。

2.行程開關(guān)定位改為無觸點(diǎn)接近開關(guān)定位。

3.為防粉塵，把原控制電磁鐵的接觸器改為防塵較好的中繼。

4.省去空氣式時(shí)繼，時(shí)間參數(shù)由PLC內(nèi)部設(shè)定，方便設(shè)備管理。

二、器件選擇

由于PLC控制有著繼電順序控制無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，而三菱FX系列在可編程序控制器中具有領(lǐng)先地位，且在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率很高，所以本液壓機(jī)電氣改造選用三菱FX2N-36MR型PLC為控制核心，對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)作控制。

本次改造選用的接近開關(guān)為PM1/AN—2A型NPN無觸點(diǎn)開關(guān)，屬電感型，工作電壓為DC24V、最大輸出電流200mA，與機(jī)械式開關(guān)相比，具有速度快、壽命長(zhǎng)、精度高和高可靠等優(yōu)點(diǎn)，使用場(chǎng)合日益廣泛。

經(jīng)測(cè)量，本機(jī)電磁鐵工作電流為0.2A，故采用omron MY2NJ型的中間繼電器控制即可。（注：MY2NJ中繼線圈工作電壓220V，觸點(diǎn)最大電流5A）

三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.根據(jù)本機(jī)控制要求，對(duì)各電器作PLC輸入、輸出點(diǎn)分配，具體如表1。

2.畫PLC接線圖如圖1所示。

3.根據(jù)韶關(guān)陶瓷廠陶瓷產(chǎn)品成型工藝要求，液壓機(jī)半自動(dòng)控制的狀態(tài)流程圖如圖2所示。

四、工作原理說明

改造后電氣接線如圖1所示。為安全起見、采用380/220V變壓器作電氣隔離；電磁閥YA1～YA10和接觸器KM分別由中間繼電器KA1～KA9控制。急停開關(guān)SB8聯(lián)合中繼KA10控制PLC外部電源。手動(dòng)—自動(dòng)選擇開關(guān)SA1為一個(gè)三位選擇開關(guān)，左位為手動(dòng)選擇，右位為自動(dòng)選擇，中位時(shí)PLC輸出繼電器Y5置ON，系統(tǒng)閥YA8動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)溢流閥卸壓，液壓系統(tǒng)無壓力。

GJ為紅外線光電開關(guān)，型號(hào)為：E3JKR4M2。它具有紅外線發(fā)射與接收功能。光電開關(guān)與反射板分別裝在工作臺(tái)前面兩端。安全手柄合上時(shí)，將遮住紅外線，X17置OFF，液壓機(jī)不能半自動(dòng)工作；手動(dòng)工作時(shí)，上缸活塞不能下降運(yùn)行。在半自動(dòng)工作中，當(dāng)上缸活塞作下降運(yùn)行時(shí)，如有人或物體進(jìn)入紅外線區(qū)域，上缸活塞將立刻快速上升，起人身和設(shè)備安全保護(hù)作用。

在液壓原理圖中，YA3為上缸加壓閥。上缸下降閥YA1與YA3通電后，上缸活塞作慢速下降，YA3起加壓作用。當(dāng)上缸上升閥YA2與YA3同時(shí)通電，上缸活塞作慢速上升，YA3起排油作用。

五、結(jié)束語

設(shè)備電氣系統(tǒng)經(jīng)改造后，防塵較好，環(huán)境適應(yīng)能力得到改善，控制性能大幅度提高。設(shè)備管理和改變工作方式也變得簡(jiǎn)單方便，調(diào)整參數(shù)由專業(yè)人員對(duì)PLC調(diào)整，避免了過去的混亂現(xiàn)象。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)證明，故障率大為降低，產(chǎn)品成型質(zhì)量大大提升，提高了工作效率，也為公司避免了購買新設(shè)備而節(jié)約了十多萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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[2]張柏清.全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社,2000.

[3]王國(guó)海.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].中國(guó)勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社,2001.