基于PLC的联动液压机同步控制系统.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 一 O 1 2 1 2 0 1 4 0 4 0 0 5 6 0 2 基 于 P LC 的联 动 液 压 机 同 步 控 制 系统 伏 红 生 徐 州压 力机 械有 限公 司 技 术 中心 ， 江苏徐 州 2 2 1 0 0 4 摘要 针 对汽 车纵 梁液压 机 同步控 制 系统存 在 的不足 ， 提 出一种 新 的基 于 P L C的 同步 控制 系统 。着 重介 绍 同步 控制 系统 的设 计原理 及控 制程 序 ， 并在 多 台纵 梁液 压机 上成 功 应用 。 关 键 词 控 制 系 统 ； 液 压 机 ； 同步 控 制 系 统 ； 汽 车 纵 梁 ； P L C 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 - A 0引 言 汽 车 纵 梁 液 压 机 是 汽 车 制 造 业 的关键 设备 ，直接 关 系到 汽车整 车 可 靠 和安全 。它是 由多 台普 通液 压 机 ，通 过专 用 的联 动垫 板将 活 动梁 一 般 液压 机称 之 为滑 块 刚性 连接 在 一起 ，配合 各 自的供 油 阀或 泵 的 控 制 ， 来 保 证 滑块 的 同步运 行 ， 压制 加 工 出 合 格 的 汽 车 纵 梁 。8 0年 代 以 前 ， 我 国主要依靠 国外进 口， 成本 高 ， 配件 供应 、使 用 维修 都不 方便 。8 0 年 代 后 ，随着 我 国液 压机 技术 和 控 制 技 术水 平 的 日益提 高 ，我 国液 压 机 制 造 企 业 与 济 南 铸 锻 研 究 所 合 作 ， 生产 了一 批 同步控 制 系统 ， 该 同 步控 制 系统是 采 用 自整 角机 构成 的 传感 器 系统 ，测 量接 受机 和 发送 机 的异 步 电压信 号 ，控 制 滑块 油缸 的 比例 阀 或 泵 ， 从 而 使 滑 块 运 行 同 步 。该专 用 同步 系统 未形 成批 量 生 产 ， 自整 角机 安装 和传 动 复杂 ， 对 相 位 差 和传 动方 向有一 定要 求 ，维 护 同步 滑块 基准 滑块 同步 滑块 0 1 0 0 0mm U 。 E1 E 3 f 广 萋 ； 口 苫 CPU 单 元 电 源 单 元 童 0 CS1GCPU42H I 寸 薹 开 关 量 输 出 模 块 开 关 量 输 人 模 块 0 A1～A3 A4～A7 堡 旦 山 cio 0001～0003 CIO 00O4～0007 蚕 0 宝 I g C 2 O O H O C 2 2 5 C 2 O 0 H I D 2 1 2 萤 0 串行通信板 U 国 昌 Q CS1WSCB41一Vl lRS422A端口I AC22OV ．． 1 l R s一422 专 用 电 缆 比例阀 --f 触 摸 式 工 业 显 屏 1 O V 审 { N S 1 0 - T V 0 1 B 2 0 - 4 0 L ／ mi n 1 0 ．4 ” 不方 便 。随 着 P L C控制 技 术 拓飞 速发 展 ， 控 制模 块 不 断 开发 ， 指 令更 加 丰 富 ， 采 用 基 于 P L C的 同步 控 制 系统取代之前 的专用 同步 控制装置 的条 件 已成熟 。 同 步 控 制 系统 的 设 计 原 理 该 系统选 用 磁尺作 为 液压机 各 滑块 的位 移传 感 日期 2 0 1 3 0 9 2 4 简介 伏红生 1 9 6 7 一 ， 男， 工程师， 从事液压机电控制系统研发 设 计 Y A1 YA2 YA3 RS - 42 2A 同步缸 基准缸 同步缸 适配器 图 1 P L C， P T同步控制 系统配置 图 器 ， 检 测 各 自的位 置 ， 其 位 置 数据 送 至 P L C， 通 过 编 制 程序 进 行显 示 、 比较 ， 以 中 间滑块 为基 准 滑块 ， 两 侧 滑块 为 同步滑块 ，检测两 侧 同步滑 块 与基 准滑 块 的位移差 ，来 判 断 同步滑块 与 基准 滑块 的位 置关 系 和 运 动速 度 ， 自动减 小 或 增 大 比例 阀 或泵 的控 制 量 ， 从 而控制 同步滑块 与基 准滑 块 同步运 行 。 2系 统 组 成 如 图 1所示 为该 同步 控制 系统 的组 成示 意 图 。 2． 1 PLC 根 据 多 年 使 用 经 验 ， 我 们 选 择 了 OMRON C S 1 系统 P L C作 为控 制 核 心 ， 该 系 列 P L C基 板 防 护 性 好 ， 可靠性 高 ， 模块种类 全 ， 指 令 丰 富 。P L C主 要 控 制 件 的C P U 选 用C S 1 W C P U4 2 H，作 为程 序 处 理 、 贮存并 与上位 机通讯 之用 ， 普 通 I ／ O模 块 控 制 油 压 机 动 作 ，通 讯 模块 方 便 与 触 摸 屏通 讯 ，模 拟量 输 入模 块 CS W AD 0 8 1 一 V1用 于 位 移传 感 器 的模 拟 信 号 输 入 ，一 般 选 用 4 ～ 2 0 mA， 对 应 于 0 ～ 1 0 0 0 mm， 模拟 量输 出 CS 1 W - D A0 41 ， 3 路 比 例泵 阀 的模 拟量 1 0 V 的 控制 输 出 。 2 ． 2 触 摸屏 采用 NS1 0 一 T V0 0 1 B， 主要 用 于滑 块位 移 、 速度 、 压力 、 保 压 时 间等 参 数 的显 示 、 设 定 ； 比例 阀泵 的控 制量 变化 速率 的监 测 和调整 。 2 ． 3 检 测元 件 采 用 巴鲁 夫 精 度 0 ． 0 1 mm 位 移传 感 器 ， 信 号 为 4 ～ 2 0 mA， 对应 位 移 0 ～1 0 0 0 mm。 2 ． 4执 行 元 件 采用 At o s比例 阀 ， DL HZ O T E一 0 4 0 L 7 3， 1 0 V， 对应 于 流量 2 7 ～ 4 0 1 ／ mi n， 1 V1 0 ％的 阀的行程 ，该 系 列 比例 阀动 、 静 态特 性稳 定 ， 过滤要 求低 ， 可 靠性 高 。 3同步 系统 的程序 编 制及调 试 3 ． 1 程 序编 制 利 用 OMRON CX On e集 成 软 件 平 台 的 C X P r o g r a me r进 行 详 细 的 I ／ O表 的 创 建 ，编 制 控 制 程 序， 可 以是 指 令 编 程 ， 也 可 以是 梯形 图编 程 ， 两 者 可 相 互转 化 ， 一般 用梯 形 图编程 。 首 先对 模拟 量模 块进 行 初 始 化 ， 设定 信 号 的类 型 ， 电压 还 是 电流 ， 信 号 的 范 围 ，分 辨率 4 0 0 0还是 8 0 0 0，输入／ 输 出的启 动条 件 。 将各 位移 传感 器 的位移 读入 转化 成实 数 ， 换 算 出 各 自的位 置值 和运 动速度 。将 同步滑块 的位置 与基 准滑块 比较 ， 判 断 出 比例 阀 的控制 方 向 ， 调 节控 制量 的变化 速率 ，保 持 同步 滑块 与基准 滑块 的位 置 差不 超 过 3 mm。选 用带 位置 反馈 的 比例 阀提 高 了系统 的 同步精 度 。程序 调试 流程 图如 图 2所示 。 图 2 同步系统程序 调整试 流程 图 3 ． 2 程 序调 试 先 不加 联 动 板 ， 滑 块 空载 运 动 ， 消除 各 种 阻尼 ， 调节 各 自比例 阀 ， 观察不 装联 动板 时 同步 状况 ， 反 复 运行 一段 时 间后 ，找 出各 自比例 阀 的初始 量 和增 减 变化 速率 。压 机 闭模 ， 传 感器 位移 调 整一 致 ， 设定 好 相关 参数 ， 加上 联 动板 ， 试运 行 ， 观 察 同步状 态 ， 调 整 比例 阀 的初始 值和 变化 速率 ，使 同步 滑块 都 与基 准 滑块 在一定 范 围 3 mm 内同步 。 4结 束 语 基 于 P L C 的 同 步 控 制 系 统 采 用 成 熟 可 靠 的 P L C控制 技术 ， 模 拟量 传感 器 配合 触摸 屏 ， 提 高 同步 系统 的可视 性 和可靠 性 ，便 于根据 用 户和 市场 的变 化 改 变控制 系 统 ， 满 足用 户 的技术 要求 ， 安 装调 试 简 单 方便 ， 参 数显 示 和设 定 一 目了然 。 在多 台汽 车纵梁 液 压 机 改 造 中取 得 了 很 好 的应 用 效 果 。 【 参 考 文献 】 【 1 ] 刘茂银 ， 梅碧舟． 压力机控 制系统 中的 P L C的应用 及设计 [ J 】 _ 锻 压装备与制造技术， 2 0 0 7 ， 4 2 3 ． 【 2 ] 周东生 ．P L C在 Y A 3 2 2 0 0四柱 万能液压机 中的应 用[ J 】 ． 液 气 动， 2 0 0 9 ， 4 ． 【 3 ] O MRO N公司． C S ／ C J 编程手册[ M] ．2 0 0 3 ． 【 4 ] 李贵闪， 翟华． 电液比例控制技术在液压机中的应用『 J ] ． 锻 备与制造技术 ， 2 0 0 5 ， 4 0 6 ． [ 5 】 王春行． 液压传动与控制[ M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 1 ． 文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 0 1 4 0 4 0 0 5 8 0 3 直 流 调 速 总 线 系统 在 机 械 压 力 机 上 的 应 用 于 英 刚 。许 洪 刚 ， 张华 ，李 中 华 合 肥合锻 机床 股 份有 限公 司 ， 安徽合 肥 2 3 0 6 0 1 摘 要 本 文献公 开 了一种 基于 总线控 制技 术 的直 流调速 装置 ， 其 应用 于 闭式 四点机械 压 力机 中。 直流调 速 装 置配置 通讯 板 ， 通讯 板通过 两芯屏 蔽 总线 电缆 连接 到机 械压 力机 的 D P总线 系统 中。直 流调速 装 置作 为 DP总线 系统 的一个分 站 ， 通过 D P总线 系统 完成直 流调 速装 置 的给定 与信 号采 集输 出。本发 明的优 点在于 减 少 物理接 线 、 数据 转换 环 节。 关 键词 机 械压 力机 ； 控 制系 统 ； 6 RA7 0直流调 速装 置 ； P r o fi b u s总线 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 5 文 献 标 识 码 A 近年来 ， 随着 自动化技 术应 用 的越来 越广 泛 ， 客 户 对 机械 压 力 机 如上 海 华 普研 制 的 J H3 9 6 3 0型 闭式 四点机 械压 力机 的滑块 行程 次数 有 了更 多要 求 ， 促 进 了对 主电机调 速 功能 的深入 研发 。 调速 器采 用 P r o fi b u s DP现场 总线 控制模 式 后 ， 系统 的稳定 性 和实 时性 得到 较大 提高 ，而且 可 根据工 艺 需要 进行 灵活 的功能修 改 ， 大 大 节 约 了成本 。用 P r o fi b u s DP 构成 传动 系统 ， 达 到 了非 常满 意 的效果 。 采 用这 种方 式可 经济 、有 效地解 决 在传 动系 统 中 自动 化信 息 的 传递 问题 ， 是 目前值 得 大力推 广 的系统 解决 方案 。 1系 统 设 计 以 J H3 9 6 3 0型 闭 式 四点 落 料 压 力 机 为例 ， 其 控制 系统 核心 采用 西 门子 s 7 3 0 0可编程 控制 器 ， 并 带有 DP接 口， 以实现整机 的分布式 I ／ 0系统 ， S I ME NS 公 司 P r o fi b u s网络控 制 技 术 ， s 7 3 0 0中央 处 理器 通 过集 成在 C P U上 的 P r o fi b u s D P接 口连接 到 P r o fi b u s 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 0 1 作者简介 于英刚 1 9 7 1 一 ， 男， 工程师， 从事电气自动化设计 网络上 。带有 P r o fi b u s DP主站／ 从 站接 口的 CP U可 使 用户 方便 实现 高速 的分 布式 自动 化组 态 ，从 用 户 角 度看 ， 通 过 P r o fi b u s D P分 布式 I ／ O就 象处 理集 中 的 I ／ O一样 ， 具有 相 同的组 态 、 地 址 和编程 。 S I MENS公 司 P r o fi b u s网 络 控 制 技 术 在 硬 件 上 ， 包 括 s 7 3 0 0 C P U3 1 5 2 DP中 央处 理 主 站单 元 ， 远程 输入单 元 ， 远程 输 出单元 。网络正 常 工作 时 ， 主 站单 元上绿 色 指示灯 亮 ，发生 故 障时 ，红 色 指示 灯 亮 。 S 7 3 0 0 CP U3 1 5 - 2 DP 中央 处 理 主 站 单 元 网 络 地 址 号 为 2，其余 各 站 网络 地址 号 在相 应 的从站 耦 合 器上 设定 。 当各 站 网络 地址 号设 定后 ， 各 远程 输入 单 元输 入信 号地 址 自动设 定 ，各 远 程输 出单 元输 出信 号地 址 自动设 定 。各 输 入输 出地 址在 整个 系 统 中是 唯一 的 ， 出厂 时 已设 定 好 。6 RA7 0调 速 系统 在 配 置 了 C BP 2通讯 板后 ，就可 以通过 总 线成 为此 网络 中 的一 个从 站 。其输 入输 出地 址 区也在 配 置硬 件 的时 候 自动设 定 。 调试 以及 配置 所具 备 的条件 包括 调试 电脑 中 安装 S t e p 7 v 5 ． 3版本 或 以上 版本 ； 所 配备 的控制 系 统 中带有 DP 通讯 接 口 ，本机 使 用 的 C P U型 号 为 S y n c h r o n i z a t i o n c o n t r o l s y s t e m f o r l i n k a g e h y d r a u l i c p r e s s b a s e d o n PLC i n ma n y s e t s o f hy d r a u l i c p r e s s f o r t r u c k s i de