基于PLC的聯(lián)動液壓機同步控制系統(tǒng)

伏紅生

（徐州壓力機械有限公司 技術中心，江蘇 徐州 221004）

0 引言

汽車縱梁液壓機是汽車制造業(yè)的關鍵設備，直接關系到汽車整車可靠和安全。它是由多臺普通液壓機，通過專用的聯(lián)動墊板將活動梁（一般液壓機稱之為滑塊）剛性連接在一起，配合各自的供油閥或泵的控制，來保證滑塊的同步運行，壓制加工出合格的汽車縱梁。80年代以前，我國主要依靠國外進口，成本高，配件供應、使用維修都不方便。80年代后，隨著我國液壓機技術和控制技術水平的日益提高，我國液壓機制造企業(yè)與濟南鑄鍛研究所合作，生產了一批同步控制系統(tǒng)，該同步控制系統(tǒng)是采用自整角機構成的傳感器系統(tǒng)，測量接受機和發(fā)送機的異步電壓信號，控制滑塊油缸的比例閥（或泵），從而使滑塊運行同步。該專用同步系統(tǒng)未形成批量生產，自整角機安裝和傳動復雜，對相位差和傳動方向有一定要求，維護不方便。隨著PLC控制技術拓飛速發(fā)展，控制模塊不斷開發(fā)，指令更加豐富，采用基于PLC的同步控制系統(tǒng)取代之前的專用同步控制裝置的條件已成熟。

1 同步控制系統(tǒng)的設計原理

圖1 PLC，PT同步控制系統(tǒng)配置圖

該系統(tǒng)選用磁尺作為液壓機各滑塊的位移傳感器，檢測各自的位置，其位置數據送至PLC，通過編制程序進行顯示、比較，以中間滑塊為基準滑塊，兩側滑塊為同步滑塊，檢測兩側同步滑塊與基準滑塊的位移差，來判斷同步滑塊與基準滑塊的位置關系和運動速度，自動減小或增大比例閥（或泵）的控制量，從而控制同步滑塊與基準滑塊同步運行。

2 系統(tǒng)組成

如圖1所示為該同步控制系統(tǒng)的組成示意圖。

2.1 PLC

根據多年使用經驗，我們選擇了OMRON CS1系統(tǒng)PLC作為控制核心，該系列PLC基板防護性好，可靠性高，模塊種類全，指令豐富。PLC主要控制件的CPU選用CS1WCPU42H，作為程序處理、貯存并與上位機通訊之用，普通I/O模塊控制油壓機動作，通訊模塊方便與觸摸屏通訊，模擬量輸入模塊CSW-AD081-V1用于位移傳感器的模擬信號輸入，一般選用4～20mA，對應于0～1000mm，模擬量輸出 CS1W-DA041，3 路 比例泵閥的模擬量（±10V）的控制輸出。

圖2 同步系統(tǒng)程序調整試流程圖

2.2 觸摸屏

采用NS10-TV001B，主要用于滑塊位移、速度、壓力、保壓時間等參數的顯示、設定；比例閥泵的控制量變化速率的監(jiān)測和調整。

2.3 檢測元件

采用巴魯夫(精度0.01mm)位移傳感器，信號為4～20mA，對應位移0～1000mm。

2.4 執(zhí)行元件

采用 Atos比例閥，DLHZO-TE-040 L73，±10V，對應于流量27～40l/min，1V=10%的閥的行程，該系列比例閥動、靜態(tài)特性穩(wěn)定，過濾要求低，可靠性高。

3 同步系統(tǒng)的程序編制及調試

3.1 程序編制

利用OMRON CX-One集成軟件平臺的CXProgramer進行詳細的I/O表的創(chuàng)建,編制控制程序,可以是指令編程，也可以是梯形圖編程，兩者可相互轉化，一般用梯形圖編程。首先對模擬量模塊進行初始化，設定信號的類型，電壓還是電流，信號的范圍，分辨率4000還是8000，輸入/輸出的啟動條件。將各位移傳感器的位移讀入轉化成實數，換算出各自的位置值和運動速度。將同步滑塊的位置與基準滑塊比較，判斷出比例閥的控制方向，調節(jié)控制量的變化速率，保持同步滑塊與基準滑塊的位置差不超過3mm。選用帶位置反饋的比例閥提高了系統(tǒng)的同步精度。程序調試流程圖如圖2所示。

3.2 程序調試

先不加聯(lián)動板，滑塊空載運動，消除各種阻尼，調節(jié)各自比例閥，觀察不裝聯(lián)動板時同步狀況，反復運行一段時間后，找出各自比例閥的初始量和增減變化速率。壓機閉模，傳感器位移調整一致，設定好相關參數，加上聯(lián)動板，試運行，觀察同步狀態(tài)，調整比例閥的初始值和變化速率，使同步滑塊都與基準滑塊在一定范圍±3mm內同步。

4 結束語

基于PLC的同步控制系統(tǒng)采用成熟可靠的PLC控制技術，模擬量傳感器配合觸摸屏，提高同步系統(tǒng)的可視性和可靠性，便于根據用戶和市場的變化改變控制系統(tǒng)，滿足用戶的技術要求，安裝調試簡單方便，參數顯示和設定一目了然。在多臺汽車縱梁液壓機改造中取得了很好的應用效果。

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