液压机安全控制系统开发浅析.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 4 0 6 0 0 3 0 0 2 液压 机 安 全控 制 系统 开 发 浅 析 乔礼 惠 。徐路 江苏 国力锻 压机床 有 限公 司 ， 江苏扬州 2 2 5 0 0 9 摘 要 近年 来 ， 液 压机 的安全 控 制要 求 越来 越 高 ， 特 别 是 随 着 国家标 准 GB 2 8 2 41 2 01 2 液压 机安 全 技 术要 求 的实施 ， 对 液压机 安全 控制 系统 的设 计准 则有 了更加 明确 的要求 。本 文着 重介 绍我 公 司液压 机 产 品 在 安全控 制 系统 方面 的应用 ， 其 主要采 用 了模块 化安 全继 电器 与普 通 CP 1 E P L C相结合 的方式 ， 利用 自由编 程 的功 能实现 对液 压机 的控 制。 关键 词 机 械设 计 ； 液压机 ； 安 全继 电器 ； 自由 口通 讯 ； 安全 设置 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 A 0引 言 随 着 现 代 科 学 技 术 的飞 速 发 展 和 国 际市 场竞 争 的 日趋激 烈 ， 机 械 产 品正 向高 速化 、 精 密化 、 柔 性化 、 多样 化 方 向飞速 发 展 。这 就要 求现代 生产 机械 不仅 能够 高精 度 、 高效 率 、 大负 载 地运 转 ， 还 应具 有更 高 的“ 安 全 性 ”，才 能 满 足 市 场 对 产 品 的 需 求 。随着 国家标 准 GB 2 8 2 4 1 2 01 2 液 压机 安 全技 术要 求 的 实施 ， 对 液 压机 安全 控 制 系统 的设计 准 则 有 了统一 要 求 ， 液压 机 控 制 系统 设 计 必须 符 合 标 准 里涉 及 到 的 一 系列安 全要 求 。考 虑到 液压 机实 际运 行 时 的安 全性 ， 我 们认 为 最 主要 的还 是 怎样 让液 压 机滑 块下 行 动作 和底 缸 顶 出 、 退 回 动 作 的停 止 功能 更 可 靠 、 完 善 ， 也 就 是 停 止 控 制 功 能 的 优 先级 必 须要 高 于起 动 控 制 功能 。针 对此 种 现象 ， 我们 研究 开 发 了 此套 安 全控制 系统 ， 主要 采 用 P I L Z公 司 的模块 化 安 全 继 电 器 P NOZ m2 p结 合 欧 姆 龙 公 司 的 C P1 E P L C， 两 者之 间通过 自由 口进行 通 讯 ， 辅 以外 围各安 全元 器件 的应 用 ， 实现公 司生 产液 压机 的安 全控 制 。 1安 全 控 制 系统 构 成 图 1 安全控 制系统 配置 图 双手 、 安 全控 制光 幕 、 安 全 阀监控 等 安全 信 号全 部 输 入 到 P I L Z模 块 化 安 全 继 电器 P NO Z m2 p的输 入 端 图 2 ， 其 他一 些 控制 信号 如 回程 、 复位 、 压 力发 讯 、 保压 延 时等 信 号则 输 入 到 C P1 E P L C的输 入 端 ， 两 者之 间通过 自由 口进行 通 讯 ，其 中 C PI E P L C只是 实 现一些 简单 的控制 功能 ，主要 的停止 功 能完 全 由 P NOz m2 p来 实 现 。 1 ． 1 P NOZ mu h i 模 块化 的安 全继 电器 P NOZ m2 p P NO Z mu l t i 是一 个 多 功能 、可 自由配 置 的模 块 化 安 全 系 统 。 与 其 他 P NO Z 安 全 继 电 器 不 同 ， P NOZ mu h i的安 全 电路 可 以在 P C机 上 使 用 图形 配 置 5 1 2 具 轻松 生成 。 多达 1 4个 不 同 的安全 功 能可 以在 基 本单 元 内使用 ，可 扩展 通讯 模块 及 输 出 、输入 模 块 ， 扩 展 能力 出色 ， 方 便今 后 的升 级 。P NOZ m2 p模 文 章 编 号 1 6 7 2 ～ 0 1 2 1 2 0 1 4 0 6 0 0 3 2 0 3 基 于直驱式 电液伺服 系统 的液压机补油性能分析 聂 世 明 ， 张敏 ， 井 智 民 河 海大 学常州校 区 机 电工 程学 院 ， 江 苏常州 2 1 3 0 2 2 摘 要 本文 介绍 了直驱 式容 积 控制 电液伺 服 系统在 普通 油压 机上 的应 用 。 并针 对油压 机 开式和 闭式 系统 工作过 程 中的补 油 、 排 油 问题进 行 了一定 的对 比研 究 ， 设 计提 出采 用 密闭压 力 油罐给 系统进 行 无动 力补 油I 1 ] ， 并将 其应 用于直 驱 式 电液 伺服 系统 中。通过 理论 分析 密闭压 力 油罐 的应 用 ，提 高 了系统 的性 能并减少 系统 体 积 。相 当于 蓄 能器 的密 闭压 力 油罐 可 以很 好地起 到 补油 、 排 油 的作 用 ， 也使得 系统 的噪声 与爬行 问题 得 到 了很 好 的 解 决 。 关 键 词 机 械设 计 ； 油压机 ； 直 驱 式 ； 无 动力 补油 ； 密 闭压力 油罐 中 图分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 A O引 言 近十 几年来 ，在 容积 控制 系统 和交 流伺 服 电机 得到 广泛应 用 的背景 下 ，出现 了7 “x磁交 流 同步伺 服 电机 直 接 驱 动双 向定 量 泵 容 积 控 制 的 电液 伺 服 系 统 ， 也 称 DDVC 12 Di r e c t Dr i v e Vo l u me C o n t r o 1 系 统 或无 阀 电液伺服 系统 。该 系统 的液 压执 行机 构 的换 向 、调 速 、调压 三 大功能 全 由交流 伺 服 电机 直 接控 制 ， 所 以叫“ 直接 驱 动 ” ， 油泵 的 出油 流量 的改变 也是 由电机 直接 控 制 ， 具 有 高效 节 能 、 小 型集 成 化 、 操 作 与控 制简 单 、 成 本低 等优 势[ 3 1 ， 因此 其 发展非 常 迅速 。 油压机广 泛应用 于汽车行 业零 配件加工 ， 多种行 业产 品定 型 、 冲边 、 校正 ， 制鞋 、 手袋 、 模 具 、 轴 套 类零 件 的压 装 、 压 印成 型 ， 板 材零 件 的弯 曲 、 压 印 、 套 形拉 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 0 3 作者简介 聂世 明 1 9 8 8 一 ， 男 ， 硕 士在读 ， 主攻液压 伺服 系统及 控制 研究 伸 等 工艺 。但是 ， 由于其 开式 回路存 在 补油 问题 ， 所 以一 般采用加 装副油 箱或动 力补油 ， 即用液 压泵单 独 作 为 补油 泵使 用 。 从而 增加 了系统 的体积 与重 量 ， 并 产 生诸 如发 热 等 问题 【4 1 。为解 决该 问题 ， 本 文采 用 了 一 种 无 动 力 补 油 阀 的 结 构 方 案 ， 通 过 设 计 密 闭 压 力 油 罐的压力较 好地解决 了非对称液压 缸补油排 油 问题 。 1 传 统 油压机 液压 系统 分析 现有 油压 机液压 系 统几乎 都 是开 式 回路 。液 压 系 统 中 通 过 控 制 阀 控 制 和 调 节 液 压 介 质 的 流 向 、 压 力和 流量 ， 从而 控制 执行 机构 的运 动方 向 、 输 出的 力 或力 矩 、 运 动 速度 、 动 作顺 序 ， 以及 限制 和 调节 液 压 系统 的工 作压 力 ， 防止过 载 等 如 单 向 阀 、 换 向 阀 、 溢 流 阀 、 减压 阀 、 顺 序 阀等 ， 如 图 1所示 。 本 文 主 要 对 比开 式 与 闭 式 系 统 补 油 、 排 油 情 况 。 开 式 回 路 液 压 泵 3 一 顺 序 阀 8 一 上 缸 换 向 阀 9 左 位 一 单 向 阀 I 厂 液 压 缸 I 无 杆 腔 。即 油 泵 从 油 箱 吸 ⋯ 1 全 国锻压 机械标 准化技术委员会 ． G B 2 8 2 4 1 2 0 1 2液压机 安全 技术要求[ s ] ． 北京 中国标准出版社 ， 2 0 1 2 ． f 2 12 P i l z P N O Z mu h i Mo d u l a r S a l t y S y s t e m ， S a l t y S o l u t i o n s F o r P r e s s ． [ 3 】 张金． 中国锻压行业未来发展方略 锻压技术， 2 0 1 3 ， 1 ． [ 4 ] 仝超， 乔礼惠． 液压伺服油压机高精控制的实现l J 1． 锻压装备与 制造技术 ， 2 0 1 0 ， 4 5 1 5 9 6 0 ． [ 5 ] 严建 文， 刘家旭 ， 等． 智能液压 机研究现状及 关键技术Ⅲ． 锻压 装 备与制造技术， 2 0 1 3 ， 4 8 2 1 5 1 7 e cur i t y Set t i ng s