基于安全PLC的機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

封 峰，洪 磊，沈 浩

(揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

基于安全PLC的機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

封 峰，洪 磊，沈 浩

(揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

本文介紹了一種基于安全PLC的機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由PILZ公司的PNOZmulti系列可編程安全控制器、OMRON公司CP1E系列PLC及安全開關(guān)等安全器件構(gòu)成，符合我國最新的GB27607-2011《機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求》。

機(jī)械壓力機(jī)；控制系統(tǒng)；PLC；GB27607-2011

機(jī)械壓力機(jī)作為一種通用機(jī)械加工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于家電、五金、電子、汽車、航天等工業(yè)領(lǐng)域。壓力機(jī)工作中，其較快的沖壓速度容易造成人身傷害，具有一定危險(xiǎn)性。目前，機(jī)械壓力機(jī)普遍采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心元器件，其輸入輸出點(diǎn)安全等級(jí)很低，在故障狀態(tài)下無法保證壓力機(jī)的動(dòng)作安全性。

為使我國的機(jī)械壓力機(jī)安全性能進(jìn)一步提高，達(dá)到歐美國家的標(biāo)準(zhǔn)，我國實(shí)施了GB27607-2011《機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求》，對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的安全進(jìn)行了規(guī)范。

1 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

為使壓力機(jī)控制系統(tǒng)符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)要求，必須采用可靠的、通過安全認(rèn)證的、達(dá)到高安全等級(jí)的元器件，組成安全保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工機(jī)械的安全功能的安全控制。電氣設(shè)備故障或干擾可能引發(fā)危險(xiǎn)或損壞機(jī)械和加工件時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施以減少危險(xiǎn)的可能性。所需的措施及其實(shí)現(xiàn)，無論單獨(dú)或結(jié)合使用，均依賴于有關(guān)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)，必須采用成熟的電路技術(shù)和元件、冗余技術(shù)和相異技術(shù)、功能測(cè)試，以減低故障情況下的風(fēng)險(xiǎn)。

我們選擇PILZ公司PNOZmulti系列可編程安全控制器,其具有以下優(yōu)點(diǎn)：①通過反饋回路的使用，嚴(yán)格符合歐洲安全標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)到高安全等級(jí)；②PNOZ multi具有高性價(jià)比，配置簡(jiǎn)單；③強(qiáng)大的診斷功能，可方便快捷地進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)；⑥認(rèn)證齊全，帶有CE認(rèn)證。

PNOZmulti是一個(gè)多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。PNOZmulti的安全電路可以在PC機(jī)上使用圖形配置工具輕松生成。多達(dá)14個(gè)不同的安全功能可以在基本單元內(nèi)使用。PNOZ m2p模塊帶有20個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)晶體管輸出，2個(gè)繼電器輸出，并且具有輸入輸出擴(kuò)展功能。

2 控制系統(tǒng)安全功能

針對(duì)機(jī)械壓力機(jī)產(chǎn)品，我們的方案滿足壓機(jī)標(biāo)準(zhǔn)GB27607-2011的要求，其內(nèi)置的壓力機(jī)操作模式選擇模塊、壓力機(jī)旋轉(zhuǎn)凸輪監(jiān)控模塊及壓力機(jī)光幕設(shè)定模塊能夠?qū)毫C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)控。離合制動(dòng)的安全雙聯(lián)閥受到PNOZ m2p的控制，急停按鈕、光幕、安全門等安全元器件通過用戶自定義的邏輯進(jìn)行編程，出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況時(shí)輸出可及時(shí)切斷電機(jī)接觸器、安全閥，從而使壓力機(jī)可安全停機(jī)。控制所需的一些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如啟動(dòng)、停止信號(hào)等，將通過本身自帶的串口和OMRON CP1E通訊實(shí)現(xiàn)。

3 控制系統(tǒng)組成

在本機(jī)械壓力機(jī)安全控制系統(tǒng)中，主要使用了PNOZ M2P可編程安全控制器、安全輸入擴(kuò)展模塊PNOZ mi1p(具有8個(gè)數(shù)字量安全輸入點(diǎn)，用于擴(kuò)展系統(tǒng)輸入)、OMRON CP1E-60MR可編程控制器、串口擴(kuò)展板CP1W-CIF11及通訊電纜，系統(tǒng)中如表1所列安全輸入及安全輸出均接至PNOZ M2P可編程安全控制器,超負(fù)荷、氣壓、計(jì)數(shù)控制、潤滑控制等非安全輸出輸出點(diǎn)接至OMRON CP1E-60MR可編程控制器。壓力機(jī)的主要?jiǎng)幼饔蒔NOZ M2P可編程安全控制器控制，PNOZ M2P可編程安全控制器和CP1E-60MR可編程控制器之間通過RS485串口通訊，將相關(guān)控制信號(hào)互相傳送。

OMRON CP1E-60MR系列PLC通過CP1WCIF11模塊實(shí)現(xiàn)串口通訊。

表1 安全輸入輸出元器件

(1)CP1E設(shè)定：主要設(shè)定Port2為Serial-Gateway功能，通信波特率 9600；格式為8，1，N；RS-232C模式。

(2)CP1W-CIF11開關(guān)設(shè)定：1=ON(終端電阻)；2，3=ON(RS485方式)；5=ON(不要 echo back數(shù)據(jù))；6=ON(RS485方式)。

4 結(jié)束語

該安全控制系統(tǒng)已在我公司主要機(jī)型上進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試，并經(jīng)過了半個(gè)月的試生產(chǎn)應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)程序等進(jìn)行調(diào)整和修改，壓力機(jī)可正常運(yùn)行，安全性能符合GB27607-2011《機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求》，并通過了相關(guān)部門的檢測(cè)和鑒定，系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定。

綜上所述，該安全控制系統(tǒng)使壓力機(jī)安全性能達(dá)到國家最新標(biāo)準(zhǔn)要求，最大程度上保障了機(jī)床操作人員的安全。

[1] 沈 嵐.壓力機(jī)械的安全保護(hù)裝置的現(xiàn)狀[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005，40(2)：51-54.

[2] 張?zhí)m軍，王玉山.淺談大型機(jī)械壓力機(jī)主要功能部件[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43(4)：18-20.

[3]GB27607-2011，機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求[S].

Design of control system for mechanical press on the basis of safetyPLC

FENG Feng,HONG Lei,SHEN Hao
(Jiangsu Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127,Jiangsu China)

The control system for mechanical press on the basis of safe PLC has been introduced in the text.The system consists of safety elements like PNOZmultui series programmable safety controller from PILZ company,CP1E seriesPLC and safety switchesfrom OMRON company,which accord with the latest GB27607-2011“Mechanical press safety technical requirements”.

Mechanical press;Programmable safety controller;GB27607-2011

TG315.5

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.05.008

1672-0121(2017)05-0029-03

2017-04-14；

2017-05-20

封 峰(1980-)，男，工程師，從事機(jī)床電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。E-mail：10220205@qq.com