200T油壓機的PLC改造

張峰 魏正剛

摘? 要：眉山公司備料車間200T四柱萬能油壓機用于板料及管件的壓型工作，使用已超過四十年，設備老化嚴重。液壓系統(tǒng)控制壓力、主缸壓力顯示不準確，設備控制線路老化。油路和電路未分離，全部集中于控制柜內(nèi)，管路內(nèi)的液壓油時常發(fā)生泄漏導致電路故障。針對上述問題，我們決定對該設備進行升級改造，將傳統(tǒng)的接觸器控制改為PLC系統(tǒng)控制，新增觸摸屏顯示狀態(tài)，并對油路加裝數(shù)顯壓力表，將電路進行分離，增加自動回程功能。改造后顯著提高設備的工作穩(wěn)定性和可操作性。

關(guān)鍵詞：油壓機;PLC;觸摸屏;壓力變送器;數(shù)顯壓力表

一、實施背景

200T四柱萬能油壓機負責風缸蓋、交叉桿以及小型件的壓型，是車間重要的生產(chǎn)設備。電氣控制采用的是傳統(tǒng)繼電器、接觸器控制。安裝在操作臺上的壓力表用于顯示控制壓力、主缸壓力及副缸壓力。控制壓力表和副缸壓力表已損壞，無法顯示實時壓力，主缸壓力顯示不準確。由于該設備使用時間近四十年，累計用于生產(chǎn)各類車型近萬輛。設備本身已落后、液壓及電氣控制系統(tǒng)嚴重老化，故障率高、精度低。隨著近年來公司產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都在不斷提高，已超出設備的生產(chǎn)能力。因此，亟需對此設備進行升級改造，滿足生產(chǎn)要求。

二、設計思路和原理

通過我們現(xiàn)場調(diào)查設備狀況和調(diào)取維修記錄，綜合分析后得出如下結(jié)論：

1、該設備壓力表采用電節(jié)點壓力表。電節(jié)點壓力表在工作過程受沖擊振動時容易損壞，無法實施顯示系統(tǒng)壓力。而更換壓力表過程繁瑣，造成設備停臺時間長，維修成本高。

2、該設備線路老化。在工作過程中接觸器頻繁動作，電路中瞬時電流大，經(jīng)常出現(xiàn)接觸器及控制線路燒毀。

經(jīng)過研究，我們將原接觸器控制改為三菱FX5U型PLC控制并分離油路和電路，解決接觸器控制系統(tǒng)故障率高、接線復雜的問題。利用壓力變送器檢測并顯示實時壓力，根據(jù)生產(chǎn)需要實時進行壓力值調(diào)節(jié)。通過壓力傳送器的內(nèi)部節(jié)點輸出壓力信號至PLC，實現(xiàn)精準控制壓力。相比原電節(jié)點壓力表控制性能更穩(wěn)定、控制精度更高、故障率更低。新增一個威綸通MT8121IE觸摸屏與三菱FX5U進行通訊，實時通過觸摸屏顯示設備工作狀態(tài)，便于調(diào)試和維修設備。

三、改造過程

3.1設計PLC和觸摸屏程序

首先了解設備的工作過程，確定動作順序。設備工作流程為：控制油泵電機啟動→主油泵電機啟動→滑塊回原位→滑塊快下→加壓→保壓→滑塊回程。在滑塊回程的同時，可以手動控制頂出缸伸出，方便操作人員取出壓制完成的工件。

根據(jù)控制要求，進行I/O點分配。本次采用三菱FX5U系列PLC，威綸通觸摸屏，根據(jù)設備工藝流程，編寫PLC和觸摸屏程序，并根據(jù)I/O分配表進行接線。

3.2設計并布置PLC控制回路

購置電氣控制柜、開關(guān)、電磁閥、按鈕、電纜等所需元件，根據(jù)控制原理進行線路設計和布置。根據(jù)開關(guān)按鈕大小，結(jié)合操作者操作習慣，在控制柜操作臺面合適位置開孔，安裝所需按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)及觸摸屏。

3.3加裝壓力變送器

本著節(jié)約維修成本、提高備件通用性的原則，選用與現(xiàn)有設備使用的同款壓力變送器，型號為HYDAC EDS300。共加裝3個壓力變送器，分別用于控制油泵壓力值顯示、主缸下行壓力值調(diào)整顯示及頂出缸的壓力值顯示，三個壓力變送器安裝于操作者易于觀察和調(diào)整的位置。變送器采用HYDAC ZBE06型4芯航空插頭，液壓系統(tǒng)與壓力傳感器間采用高壓軟油管連接。使用壓力變送器專用固定支架將其固定，減少因設備振動而導致的變送器故障，提高工作穩(wěn)定性。

3.4觸摸屏程序的編寫

觸摸屏程序主要分為三個界面，第一個界面主要是顯示功能，能直觀查看各功能的顯示和保壓時間，以及各電機熱繼電器是否過載，滑塊位置等，第二個界面為設置保壓時間及頂出缸的延時動作時間。

3.5觸摸屏與PLC的通訊及聯(lián)網(wǎng)調(diào)試

觸摸屏與PLC采用以太網(wǎng)通訊。控制系統(tǒng)硬件部分安裝完成后，需要重新設置系統(tǒng)參數(shù)，使其具有更好的工作性能。我們在分析原系統(tǒng)參數(shù)設置的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，對部分參數(shù)進行優(yōu)化。重點優(yōu)化了主缸升降時間、保壓時間等相關(guān)參數(shù)，使滑塊運行更加平穩(wěn)，減少液壓沖擊。設置觸摸屏的通訊參數(shù)，使觸摸屏用與PLC相互通訊，完成數(shù)據(jù)傳送。參數(shù)設置完成后，滑塊運行更加平穩(wěn)，運行過程中的沖擊振動大幅降低，減少了對油路管道和電氣元件的不利影響。

四、改造成果

200T油壓機改善完成后，至今未出現(xiàn)控制回路元件損壞的情況，壓力變送器的加裝，省去了更換電節(jié)點壓力油壓表的成本，并加裝了一個雙聯(lián)的腳踏開關(guān)接入控制柜的滑塊下行或滑塊回程按鈕處。改善完成后，不但保證生產(chǎn)的順利進行，還有力的保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

五、問題思考及今后的設想

全面總結(jié)200T油壓機成功改造的經(jīng)驗，為今后其他舊設備改造提供技術(shù)參考。我們在升級電氣控制系統(tǒng)的同時，也對油路和機械部分進行檢查，消除機械故障對設備帶來的影響。通過實施機電一體化改造，提高設備的穩(wěn)定性，降低維修成本和故障率。當前，大部分設備都采用PLC控制，PLC在控制系統(tǒng)中起著重要的作用，是數(shù)字化智能制造的發(fā)展趨勢。在改造中注重引入新技術(shù)，達到擴展設備功能，改善設備狀態(tài)的目的。