一種壓力機的plc控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種壓力機的PLC控制系統，包括電動螺旋壓力機、PLC控制器和工控機，所述電動螺旋壓力機包括飛輪、滑塊、驅動電機、制動裝置、上模具安裝座和下模具安裝座，該系統還包括磁頭、磁尺、壓力傳感器和觸摸屏，所述磁頭設于滑塊上，所述磁尺豎直設于滑塊的一側，所述壓力傳感器設于制動裝置上，磁頭和壓力傳感器分別連接PLC控制器，所述觸摸屏連接工控機。與現有技術相比，本實用新型具有實時測量滑塊位移與速度、多電機同步驅動、多檔減速、多功能測控等優點。
【專利說明】
一種壓力機的PLC控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種測控系統，尤其是涉及一種壓力機的PLC控制系統。
【背景技術】
[0002]螺旋壓力機是用螺桿、螺母作為傳動機構，并靠螺旋傳動將飛輪的正反向回轉運動轉變為滑塊的上下往復運動的鍛壓機械。常用螺旋壓力機驅動方式有3種:摩擦式、液壓式和電動式。液壓式因液壓壓力振動大，主要應用在連續多次打擊的場合。摩擦式由于電機帶動兩個摩擦盤始終高速旋轉，而飛輪在一次打擊循環中需改變旋轉方向，換向時飛輪和摩擦盤嚴重打滑，不但降低傳動效率，也加劇摩擦帶的磨損。電動式由電機直接驅動飛輪旋轉，具有最短的傳動鏈和較高的效率，結構簡單、機械部分制造容易以及打擊能量易于調節等優點。
[0003]電動螺旋壓力機控制系統一般采用PLC為主控制器，三相交流異步電動機或大功率交流伺服電機作為飛輪驅動動力，數據顯示和參數設定由觸摸屏完成。采用限位開關確定滑塊回程位置和上限位停止位置。打擊開始時，機械制動器松開，電機正轉，以最大扭矩加速飛輪，當滑塊碰到下限位開關時，使電機慣性停車，滑塊下行打擊毛坯。而后電機迅速反轉，滑塊加速回程，到上限位開關后電動機進行能耗制動，接近上死點時，機械制動器剎車，使滑塊靜止在上死點。
[0004]現有電動螺旋壓力機控制系統存在有如下不足:
[0005](I)控制系統功能簡單，滑塊不具有多檔減速功能，在較快速度下機械制動器剎車，機械磨損較嚴重。
[0006](2)當多個電機帶動飛輪時，易發生各電機之間的功率不平衡，易導致單臺電機負載過重燒毀。
[0007](3)滑塊的位置信息不能實時獲取，不具有速度控制功能。
[0008](4)沒有對速度、打擊力的檢測與顯示。不能分析滑塊在工件整個成形過程中的位移、速度、打擊力等參數對工件成形性能的影響。
[0009]中國專利CN103008518A公開了一種電動螺旋壓力機控制系統及控制方法，所述電動螺旋壓力機控制系統包括驅動電動螺旋壓力機滑塊上下直線運動的未安裝軸端位置傳感器的主電動機，控制所述主電動機運轉的PLC控制器及電機驅動器，與所述PLC控制器連接的用于設定與采集數據的上位機;還包括用于檢測所述滑塊的當前坐標位置的滑塊位置檢測裝置;所述滑塊位置檢測裝置經所述模擬量模塊連接所述PLC控制器;所述電機驅動器經數據總線和開關量信號連接所述PLC控制器。該專利單個主電動機工作負擔大，容易負載過重燒毀，且控制系統功能簡單。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種壓力機的PLC控制系統，具有實時測量滑塊位移與速度、多電機同步驅動、多檔減速、多功能測控等優點。
[0011 ]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0012]一種壓力機的PLC控制系統包括電動螺旋壓力機、PLC控制器和工控機，所述電動螺旋壓力機包括飛輪、滑塊、驅動電機、制動裝置、上模具安裝座和下模具安裝座，所述飛輪通過螺桿、螺母連接滑塊，所述驅動電機輸出軸連接飛輪，所述制動裝置連接飛輪，所述上模具安裝座連接滑塊，所述下模具安裝座設于上模具安裝座下方，所述PLC控制器分別連接驅動電機和制動裝置，所述工控機連接PLC控制器，該系統還包括磁頭、磁尺、壓力傳感器和觸摸屏，所述磁頭設于滑塊上，所述磁尺豎直設于滑塊的一側，所述壓力傳感器設于制動裝置上，磁頭和壓力傳感器分別連接PLC控制器，所述觸摸屏連接工控機。
[0013]所述驅動電機采用兩臺，兩臺驅動電機對稱設置在飛輪兩側，并通過傳送帶連接飛輪。
[0014]所述工控機連接有用于存儲零件工藝方案的工藝數據存儲器。
[0015]所述PLC控制器連接有操作面板，所述操作面板設有復位按鈕、緊急停止按鈕、電源兩位按鈕和自動/手動工作旋鈕。
[0016]所述下模具安裝座上設有頂料裝置，所述頂料裝置連接PLC控制器。
[0017]所述驅動電機采用磁阻電動機。
[0018]所述制動裝置為液壓制動裝置。
[0019]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0020]1、利用磁頭和磁尺測量滑塊實時位移與速度，與傳統將旋轉編碼器安裝于電機輸出軸上相比，減少了測量誤差，利用PLC控制器檢測磁頭的AB相脈沖信號，即可得到滑塊的實時位移和實時速度，從而提高滑塊速度控制的精準度。
[0021]2、工控機的多功能測控，下位機PLC和工控機之間信息傳輸，工控機接收PLC控制器傳輸的數據后，在觸摸屏上顯示設備參數信息和速度、液壓壓力、打擊力等實時參數，人機界面好。
[0022]3、系統可以利用工藝數據存儲器存儲零件的工藝方案，將鍛打工序次數和打擊磁阻電動機的設置速度存儲，當要進行該種零件的加工時，可以從系統中調出鍛打工藝進行打擊，避免反復設置磁阻電動機的速度，減少工人操作復雜度。
[0023]4、多電機同步驅動，系統采用兩臺電機帶動電動螺旋壓力機上的飛輪，為了克服各電機之間的功率不平衡，導致單臺電機負載過重燒毀。
[0024]5、本實用新型系統采用了兩臺相同功率的磁阻電動機，由兩臺磁阻電動機驅動器SRDlO驅動，有效克服傳統電機起動轉矩小、電流大、發熱量大的缺點，兩臺控制器之間要達到功率平衡所需的信息，通過控制器自身的通訊功能實現。
[0025]6、本實用新型系統還設置了操作面板，配合工控機提供多種功能的操作按鈕，同時設置頂料裝置，便于加工好零件后將零件取出。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型中電動螺旋壓力機的結構示意圖；
[0027]圖2為本實用新型系統的控制框圖；
[0028]圖3為本實用新型系統電壓分配示意圖；
[0029]圖4為本實用新型中PLC控制器與工控機的連接示意圖；
[0030]圖5為本實用新型中磁頭與PLC控制的連接示意圖；
[0031]圖6為本實用新型中操作面板布置示意圖。
[0032]圖中:1、PLC控制器，2、工控機，3、飛輪，4、滑塊，5、驅動電機，6、制動裝置，7、上模具安裝座，8、下模具安裝座，9、磁頭，10、磁尺，11、壓力傳感器，12、觸摸屏，13、傳送帶，14、工藝數據存儲器，15、操作面板，16、頂料裝置，21、SRD10系列控制器，22、主斷路器，23、支路斷路器，24、接觸器，25、變壓器，26、開關電源，27、控制電路，28、潤滑栗。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0034]如圖1和圖2所示，一種壓力機的PLC控制系統，包括電動螺旋壓力機、PLC控制器1、工控機2、磁頭9、磁尺10、壓力傳感器11和觸摸屏12，電動螺旋壓力機包括飛輪3、滑塊4、驅動電機5、制動裝置6、上模具安裝座7和下模具安裝座8，飛輪3通過螺桿、螺母連接滑塊4，驅動電機5采用兩臺，兩臺驅動電機5對稱設置在飛輪3兩側，兩臺驅動電機5的輸出軸通過傳送帶13連接飛輪3，制動裝置6連接飛輪3，上模具安裝座7連接滑塊4，下模具安裝座8設于上模具安裝座7下方，PLC控制器I分別連接驅動電機5和制動裝置6，工控機2連接PLC控制器I，磁頭9設于滑塊4上，磁尺10豎直設于滑塊4的一側，壓力傳感器11設于制動裝置6上，壓力傳感器11通過模擬量輸入模塊20連接PLC控制器I，磁頭9連接PLC控制器I，觸摸屏12連接工控機2，下模具安裝座8上設有頂料裝置16，頂料裝置16連接PLC控制器I。在螺桿等摩擦處還設有連接潤滑栗28的潤滑裝置，潤滑裝置也連接PLC控制器I。
[0035]磁尺10和磁頭9構成磁柵尺，磁尺10上錄制有等距離的NS信號，磁頭9讀取磁尺10上的信號，并將磁信號細分成AB相脈沖信號輸出。磁頭9安裝于壓力機的滑塊4上，磁尺10安裝于壓力機的立柱內側，并與磁頭9的位置對應設置，通過磁尺10和磁頭9可以直接測量壓力機的滑塊4位移，與傳統將旋轉編碼器安裝于電機輸出軸上相比，減少了測量誤差。當滑塊4帶動磁頭9運動時，磁頭9讀取磁尺10信號，輸出AB相脈沖信號，PLC控制器I的AB相高速計數器檢測磁柵尺的磁頭9AB相脈沖信號，同時PLC控制器I讀取每個定時中斷中AB相高速計數器的脈沖個數，通過數學運算得到滑塊4的實時位移和實時速度。
[0036]系統采用兩臺電機帶動電動螺旋壓力機上的飛輪3，為了克服各電機之間的功率不平衡，導致單臺電機負載過重燒毀。驅動電機5采用兩臺相同功率的磁阻電動機，并由兩臺磁阻電動機驅動器-SRD1系列控制器21驅動，有效克服傳統電機起動轉矩小、電流大、發熱量大的缺點，兩臺控制器之間要達到功率平衡所需的信息，通過控制器自身的通訊功能實現。
[0037]SRDlO系列控制器21具有485通訊功能，便于與PLC控制器I直接通訊，滑塊4打擊能量信息通過485通訊的方式由PLC控制器I發送給SRDlO系列控制器21，完成要求打擊動作。
[0038]制動裝置6為液壓制動裝置，液壓制動裝置包括制動連桿、液壓栗和液壓電磁閥，通過驅動制動連桿來完成飛輪3的制動，其中，壓力傳感器11設于液壓制動裝置的油管安裝座上。
[0039]如圖4所示電動螺旋壓力機測控硬件組成，本實用新型系統硬件選型的原則是確保設備的穩定、可靠和長壽命運行，以PLC控制器I為下位機控制核心。利用PLC控制器I本身集成的資源，連接壓力傳感器11、磁頭9等傳感器、操作按鈕、SRDlO系列控制器21、磁阻電動機、液壓栗、液壓電磁閥等控制對象，最后與上位機及觸摸屏12構成完整的硬件系統。
[0040]本實施例中，PLC控制器I采用臺達DVP-EH2可編程控制器，工控機2采用研華公司無風扇嵌入式測控工控機，模擬量輸入模塊20的型號為DVP04AD-H3，壓力傳感器11為0-20mA型，具體電路連接如圖4所示。
[0041]EH2可編程控制器與研華無風扇嵌入式工控機2采用RS232進行通訊，將PLC控制器I的編程口與工控機2C0M2采用電纜連接，采用Modbus協議進行通訊。PLC控制器I的RS485端口與SRDlO系列控制器21直接通訊，滑塊4運動信息通過485通訊的方式由PLC控制器I發送給SRDlO系列控制器21，完成要求的寸動或打擊動作。磁頭9與PLC控制器I的連接如圖5所示，磁頭9的AB相脈沖輸出線與PLC控制器I的高速計數端口 XO、X1連接，利用PLC控制器I的高速計數器對磁頭9的AB相脈沖信號進行計數，配合定時中斷，即可高速計數器的脈沖個數，運算得到滑塊4的實時位移和實時速度。
[0042]工控機2與10.4寸觸摸屏12連接，進行人機界面顯示，觸摸屏12與工控機2采用VGA接口，其中USB連接線用于觸摸屏12的觸摸功能。工控機2將接收到的PLC控制器I發送的數據幀解析后，在觸摸屏12的界面上顯示設備參數信息和速度、制動壓力(即液壓壓力、制動液壓裝置的管道壓力)、打擊力等實時參數。
[0043]工控機2連接有用于存儲零件工藝方案的工藝數據存儲器14，零件工藝方案包括生產不同零件的驅動電機速度和打擊次數。系統可以存儲零件的工藝方案，將鍛打工序次數和打擊磁阻電動機的設置速度存儲，當要進行該種零件的加工時，可以從系統中調出鍛打工藝進行打擊。
[0044]PLC控制器I連接有操作面板15，操作面板15設有復位按鈕、緊急停止按鈕、電源兩位按鈕、自動/手動工作旋鈕、控制模式選擇旋鈕、向上調整按鈕、向下調整按鈕、重打按鈕、輕打按鈕、補打按鈕、自動/手動頂料兩位旋鈕、手動頂料按鈕等等，操作面板15布置如圖6所示，不同按鈕可實現機床的各種工作狀態的運行、調整及頂料控制。自動/手動工作旋鈕有手動與自動兩種工作狀態，手動工作狀態用于機床的寸動調整，自動工作狀態用于機床的正常打擊操作，打擊設有3個操作按鈕:重打按鈕、輕打按鈕和補打按鈕，可以根據要求分別設定3種不同的打擊力。機床打擊完成后的頂料裝置16采用氣動頂料，有手動和自動兩種工作方式，頂料氣缸活塞靠自重回程為下次頂料做準備。向上調整按鈕是指:按此按鈕，剎車打開，磁阻電動機驅動滑塊4向上移動，磁阻電動機的速度為150r/min，釋放按鈕，滑塊4停止運動并剎車。向下調整按鈕是指:按此按鈕，磁阻電動機驅動滑塊4向下移動，磁阻電動機的速度為lOOr/min，釋放按鈕，滑塊4停止運動并剎車。操作面板15可設置兩個:懸臂操作面板和床身操作面板，采用控制模式選擇旋鈕可切換兩個操作面板15輪流使能工作。
[0045]基于上述結構，本實用新型系統具有以下主要控制功能:
[0046](I)機床的工作狀態:機床有手動與自動兩種工作狀態，手動工作狀態用于機床的調整，自動工作狀態用于機床的正常使用。
[0047](2)打擊能量的調整:機床的打擊能量通過觸摸屏12來控制磁阻電動機的轉動速度來實現。
[0048](3)打擊力的顯示:可以根據打擊時滑塊4的運動分析計算出最大的打擊力并顯示于觸摸顯示屏上。
[0049](4)下頂料控制:機床打擊完成后的下頂料采用氣動頂料，有手動和自動兩種工作方式。頂料器氣缸活塞靠自重回程為下次頂料做準備。
[0050](5)報警功能:系統記錄報警狀態，并鎖住操作按鈕，待報警解除以后，按復位按鍵將系統復位，再進行控制操作。一旦出現報警，將顯示報警位置。
[0051](6)存儲配方:一個鍛件的生產可能由幾道鍛打工序組成，每一道鍛打工序又可能需要打擊幾次。系統可以存儲零件的工藝方案，將鍛打工序次數和打擊磁阻電動機的設置速度存儲，當要進行該種零件的加工時，可以從系統中調出鍛打工藝進行打擊。避免反復設置磁阻電動機的速度，減少工作復雜度。
[0052]本實用新型系統主回路采用交流380V三相電網供電，磁阻電動機、制動的液壓栗、潤滑栗28等由交流380V供電，控制回路采用交流220V供電，電源分配示意圖如圖3所示。系統采用變壓器25將380V交流電變壓成單相220V，實現電機工作回路和電氣控制回路電氣上的隔離，阻止一部分諧波的傳輸，即阻止工廠電網和SRDlO系列控制器21產生的諧波對開關電源26、控制電路27的干擾，有效防止傳感器的誤動作以及達到模擬量信號的穩定采集。
[0053]同時，系統電源采用主斷路器22和支路斷路器23進行保護，當控制電路27短路時能自動斷電，保護設備及人身安全。磁阻電動機采用專用SRDlO系列控制器21進行控制，可以達到在過載、缺相、堵轉、電源電壓不平衡時對磁阻電動機的有效保護。制動的液壓栗采用接觸器24-E0CR電動機保護器進行保護。從而提高整個系統的電氣安全。
【主權項】
1.一種壓力機的PLC控制系統，包括電動螺旋壓力機、PLC控制器(I)和工控機(2)，所述電動螺旋壓力機包括飛輪(3)、滑塊(4)、驅動電機(5)、制動裝置(6)、上模具安裝座(7)和下模具安裝座(8)，所述飛輪(3)通過螺桿、螺母連接滑塊(4)，所述驅動電機(5)輸出軸連接飛輪(3)，所述制動裝置(6)連接飛輪(3)，所述上模具安裝座(7)連接滑塊(4)，所述下模具安裝座(8)設于上模具安裝座(7)下方，所述PLC控制器(I)分別連接驅動電機(5)和制動裝置(6)，所述工控機(2)連接PLC控制器(I)，其特征在于，該系統還包括磁頭(9)、磁尺(10)、壓力傳感器(11)和觸摸屏(12)，所述磁頭(9)設于滑塊(4)上，所述磁尺(10)豎直設于滑塊(4)的一側，所述壓力傳感器(11)設于制動裝置(6)上，磁頭(9)和壓力傳感器(11)分別連接PLC控制器(I)，所述觸摸屏(12)連接工控機(2)。2.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述驅動電機(5)采用兩臺，兩臺驅動電機(5)對稱設置在飛輪(3)兩側，并通過傳送帶(13)連接飛輪(3)。3.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述工控機(2)連接有用于存儲零件工藝方案的工藝數據存儲器(14)。4.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述PLC控制器(I)連接有操作面板(15)，所述操作面板(15)設有復位按鈕、緊急停止按鈕、電源兩位按鈕和自動/手動工作旋鈕。5.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述下模具安裝座(8)上設有頂料裝置(16)，所述頂料裝置(16)連接PLC控制器(I)。6.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述驅動電機(5)采用磁阻電動機。7.根據權利要求1所述的一種壓力機的PLC控制系統，其特征在于，所述制動裝置(6)為液壓制動裝置。
【文檔編號】B30B15/26GK205573100SQ201620139006
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月24日
【發明人】陸友榮, 龔偉興, 趙春鋒, 陳揚
【申請人】上海運良鍛壓機床有限公司