使用旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)壓力機裝模高度自動調(diào)整的辦法

廖小飛

（東風柳州汽車股份有限公司，廣西 柳州545000）

90年代初，公司從濟南第二機床廠引進數(shù)臺400T曲柄機械壓力機，用于卡車橫梁的成型加工。設備運行多年以后，受震動沖擊影響，滑塊高度刻度表內(nèi)齒輪變形卡滯且難于修復，表盤受油漬污染讀數(shù)困難，滑塊高度無法正常顯示，更換模具時裝模高度調(diào)整困難。為此在滑塊內(nèi)加裝旋轉(zhuǎn)編碼器，利用觸摸屏顯示取代刻度表，利用PLC采集編碼器數(shù)據(jù)后對滑塊高度進行了閉環(huán)控制，實現(xiàn)了裝模高度自動調(diào)整的功能。改造后滑塊高度值能實時在觸摸屏上準確顯示，更換模具時，只需操作者在觸摸屏上輸入指定的滑塊高度值，滑塊就能自動準確的運行到相應高度，解決了以往裝模調(diào)整時需要操作者“邊看邊操作”效率低且調(diào)整精度不高的問題，生產(chǎn)效率得到提高，設備可靠性得到提高，具有一定的實用價值。本文對此改造辦法進行介紹。見圖1.

圖1 設備現(xiàn)場照片

1 實現(xiàn)辦法

圖2為改造的系統(tǒng)原理圖，由圖可以看出，加裝旋轉(zhuǎn)編碼器、PLC、觸摸屏后，通過閉環(huán)控制能對滑塊高度進行比較精準的自動調(diào)節(jié)。受滑塊內(nèi)部空間限制，調(diào)整電機需通過減速機、蝸輪蝸桿、鏈輪鏈條與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，兩者旋轉(zhuǎn)角度建立線性關系。編碼器采用Autonics公司生產(chǎn)的EPM50S多圈絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器。該編碼器單圈信號位寬為10bit（1024分辨率），多圈信號位寬為13bit（8192圈）[1]，意味著每當編碼器旋轉(zhuǎn)一周，能發(fā)出1 024個脈沖，最大記錄8 192圈。當開動滑塊調(diào)整電機進行裝模高度調(diào)整時，電機帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，此時編碼器23bit的數(shù)據(jù)送入PLC進行處理，就可以計算出當前滑塊的實時位置。在觸摸屏上設置所需要的滑塊高度值后，PLC將此設定值與實時值進行比較，進行閉環(huán)控制，最終讓滑塊精確達到指定高度。

圖2 系統(tǒng)原理圖

PLC采用三菱FX2N系列，編碼器與PLC的連接采用硬接線方式，單圈10bit信號接入X160開始的連續(xù)10個輸入端子，多圈13bit信號接入X200開始的連續(xù)13個輸入端子[2]，編碼器接口如圖3所示。

圖3 編碼器接口

編碼器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與當前裝模高度存在線性關系，假設滑塊傳動比為4/1，即編碼器旋轉(zhuǎn)一圈滑塊移動4 mm.設D258為觸摸屏上的標定輸入值，D268為滑塊高度最終顯示值，D512為編碼器總?cè)?shù)計算值。標定計算PLC控制圖如圖4所示。

圖4 標定計算

經(jīng)過標定后，變量D268與滑塊的實際高度值精確吻合，D268即為滑塊高度的當前值。設變量D122為裝模高度的設定值，當在GT1000觸摸屏上輸入所需裝模高度值D122以后，PLC將D122與當前值D268進行比較，如果D122比D268大，滑塊自動向上移動命令發(fā)出，滑塊調(diào)整電機正轉(zhuǎn)，達到減速區(qū)間（例如1 mm）后，滑塊調(diào)整電機正轉(zhuǎn)停止。滑塊自動向上移動控制圖如圖5所示。

圖5 滑塊自動向上移動

然后滑塊依靠慣性繼續(xù)向上移動，當設定值D122比當前值D268大0.13 mm時，防粘電機接觸器動作，滑塊停止在當前位置（見圖6）。

圖6 滑塊自動停止

以上是滑塊自動向上調(diào)整的過程，向下調(diào)整的過程控制原理類似，在此不再贅述。通過以上辦法，在有其他相關連鎖信號的條件下，實現(xiàn)了裝模高度的自動調(diào)整。改造后，換模精度實測能到0.1 mm左右，比改造前有所提高。

2 結(jié)束語

壓力機設備使用多年后，在長期的震動沖擊下，滑塊高度刻度表容易損壞，裝模高度不能精準調(diào)節(jié)，對沖壓件的質(zhì)量影響較大。使用編碼器、PLC、觸摸屏等目前主流的工控技術對已運行接近三十年的壓力機進行改造，提高了生產(chǎn)效率，提高了設備可靠性，改善了沖壓件加工質(zhì)量，產(chǎn)生了比較好的經(jīng)濟效益。公司另外有幾臺800T壓力機目前也按照此方法進行了改造，提升了公司老舊機械壓力機設備的現(xiàn)代化水平。

參考文獻：

[1]奧托尼克斯公司.EPM50說明書[EB/OL].2012.http：//www.autonicschina.com/products/products_detail.php catecode=01/06/02&db_uid=1265.

[2]三菱電機工業(yè)自動化.FX2N可編程控制器資料[EB/OL].2014.http：//cn.mitsubishielectric.com/fa/zh/download/dwn_idx_manual.asp.