1 引言

　　龍門式精密油壓機，具有行程大、工作臺寬、空程速度快等特點，若采用以往所使用的常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)的各種行程開關(guān)來控制油壓機動作行程，當(dāng)壓制另外一種產(chǎn)品要求更換模具時，需要調(diào)整行程開關(guān)的位置，主缸的行程開關(guān)很高，液壓墊的行程開關(guān)則在地坑內(nèi)(機身有一部分在地坑內(nèi))，變換參數(shù)數(shù)據(jù)，調(diào)整操作十分不便。針對這一點，我們使用PLC精密直線位移傳感器+高精度分辨率的模擬量輸入模塊+觸摸屏來控制整個電氣控制線路。主缸、液壓墊均采用美國TOM公司生產(chǎn)的精密直線位移傳感器，提高了行程控制的可靠性和精度;采用進口觸摸式工業(yè)顯示屏，PLC程序控制，上作靈敏、可靠、柔性好，整機數(shù)字化程度較高;采用光幕安全保護裝置，滑塊導(dǎo)軌程控滑塊裝置.使整機性能更加完善

2 龍門式精密油壓機運行機構(gòu)

　　2.1龍門式精密油壓機驅(qū)動系統(tǒng)

　　采用3臺電動機驅(qū)動:①液壓泵主電動機帶動一個雙聯(lián)葉片泵.控制滑塊、液壓墊的上七行，下行，上退料缸的退料和縮回。②液壓泵主電動機帶動一個變量柱塞泵，控制滑塊、液壓墊的上行，下行，退料缸的退料和縮回。③另外一臺小電機控制整臺機器的自動潤滑系統(tǒng)

　　此外還設(shè)有電磁換向閥、插裝閥等若干個，控制整個油路系統(tǒng)。

　　2.2執(zhí)行機構(gòu)的動作順序

　　機器有點動和半自動兩種動作規(guī)范。作半自動循環(huán)時各執(zhí)行機構(gòu)的動作順序為：主缸快速下行-主缸工進壓制-主缸上行、液壓墊下行、上退料缸頂出退料一退料桿縮回。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　3.1硬件設(shè)計

　　根據(jù)精密油壓機運行控制技術(shù)要求，輸入信號19個，輸出信號19個，因此，該設(shè)備選用口本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR可編程序控制器。其1/O分配如表1。

　　電氣系統(tǒng)采用38OV交流電源，控制電路電壓220V，且由變壓器與主回路隔離，電氣設(shè)備接地均牢固可靠。最初采用三菱公司的FXZN-2AD作為直線位移傳感器采集模擬量輸入，但是在調(diào)試過程當(dāng)中，在觸摸屏中查看油壓機的主缸、液壓墊當(dāng)前位置顯示值時發(fā)現(xiàn)參數(shù)有跳動，輸入有電壓波動，模擬量參數(shù)值受到外界干擾。因此，換用FXZN-8AD，把一般的+I0V直流開關(guān)電源替換使用了+l0V直流穩(wěn)壓電源，直線位移傳感器和FX2N-8AD之間模擬量輸入信號線使用了雙芯絞和屏蔽電纜，之間確保沒有接頭，并和其他電源線或容易產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線分離開，針對輸入有電壓波動，兩個通道分別連接了一個容量大約為0.1到0.47μF，25V的電容器。試驗結(jié)果較好，沒有出現(xiàn)數(shù)值跳動。

　　PLC外圍接線如圖1所示，模擬量輸入模塊FXZN-8AD通過PLC擴展口與PLC相連。觸摸屏和PLC通過RS-232相連。FXZN-8AD使用了PLC的24V直流服務(wù)電源，確保了將接地端子圈連接到皆進行。級接地(不大于lon)的PLC主單元的接地端子上。

圖1 PLC外圍接線

　　表1 輸入、愉出信號及其地址編號表

圖2 輸出閥接線圖

　　閥的接線如圖2所示。輸出閥為24V大流量直流閥，上面并聯(lián)的整流一極管是為了防止繼電器在輸出時，時常有火花冒出影響其使用壽命。

3.2軟件設(shè)計

　　在使用FX2N-8AD時，可以根據(jù)PLC主單元和其連接的方法，用TO指令來設(shè)置輸入模式，從而可以從電壓輸入、電流輸入和熱電偶輸入(溫度輸入)中，選擇模擬輸入信號FXZN一SAD可以在每個通道選擇不同的模擬輸入，運用于該部油壓機時，我們把FXZN-SAD直接連接到FX2N系列PLC上，選擇了通道1和通道2，兩通道都是電壓輸入。

　　3.2.1PLC程序設(shè)計

　　程序中主要控制各個閥的通斷來控制整個油路系統(tǒng)，從而控制整臺油壓機的動作由于該部分程序較長，此處沒有列出。程序還包括主缸、液壓墊位置的采集，位置的采集是利用直線位移傳感器，用FX2N一8AD來處理采集到的信號，通過FX2N-8AD的緩沖存儲器(簡稱“BFM”)來完成FX2N一SAD和PLC主單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。使用FROM/TO指令來讀寫B(tài)FM和PLC之間的數(shù)據(jù)。PLC梯形圖程序如圖3所。模擬量輸入模塊數(shù)據(jù)處理的程序如下:

　?、俑淖冚斎肽Ｊ?BFM#O，BF氏1#1)(改變每一個設(shè)定值)大約需要5s的時間。確保修改完輸入模式后到執(zhí)行寫入每一個設(shè)置(TO指令)之間至少有5s間隔。

　　②數(shù)據(jù)寄存器D232中存放主缸當(dāng)前位置數(shù)值。程序中使用比較指令讓主缸當(dāng)前位置和觸摸屏中設(shè)定的主缸上限、主缸工進、主缸下限等數(shù)值做比較，從而執(zhí)行主缸的當(dāng)前動作。

　?、蹟?shù)據(jù)寄存器D214中存放液壓墊當(dāng)前位置數(shù)值。程序中使用比較指令讓液壓墊當(dāng)前位置和觸摸屏中設(shè)定的液壓墊上限、液壓墊下限等數(shù)值做比較，從而執(zhí)行液壓熱的當(dāng)前動作。

　　3.2.2FXZN一8AD標(biāo)準(zhǔn)I/0特性

　　圖4是FX2N-8AD的標(biāo)準(zhǔn)1/0特性，電壓輸入-10V到+10V，使用0～+10V直流穩(wěn)壓器。

　　則當(dāng)達(dá)到+IOV時，模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換出來數(shù)字值為+1600

4 精密直線位移傳感器的使用

　　美國TOM公司生產(chǎn)的精密直線位移傳感器，是帶有一個長的持續(xù)傳導(dǎo)軌跡分壓計型傳感器，在控制和測量運用中，適合于絕對位移傳感，其線性精度為士0.05%。具有移動快，壽命長等特點，符合龍門式精密油壓機的控制要求。根據(jù)實際要求在油壓機的主缸、液壓墊上分別安裝Kl下滑板式、KTC拉桿式直線位移傳感器。在一個半自動工作過程中，油壓機的主缸、液壓墊分別帶動兩只直線位移傳感器移動，將采集到的兩點模擬量值輸入到FXZN-8AD，F(xiàn)X2N-8AD將此模擬輸入數(shù)值(此時是電壓輸入)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且把他們傳輸?shù)絇LC主單元。主缸、液壓墊選用直線位移傳感器的有效測量長度為500mm、400mm。

　　圖4 標(biāo)準(zhǔn)I/0特性

5 GP系列觸摸屏在油壓機中的運用

　　GP系列觸摸屏工業(yè)圖形顯示器(簡稱觸摸屏)是一種連接入類和機器的(主要為PLC)入機界面(簡稱HMI)，稱為PLC的臉面，它替代了傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能操作顯示器。我們選用日本Dighal公司生產(chǎn)的觸摸屏，作油壓機的主缸h限、主缸工進、保壓時間、卸荷時間等各種參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲。通過數(shù)據(jù)、曲線、圖形動畫等各種形式來反映PLC的內(nèi)部狀態(tài)，存儲器數(shù)據(jù)，從而直觀反映龍門式精密油壓機的各動作流程。

　　以油壓機帶動育線位移傳感器的行程作為圖形的縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)則由時間實時監(jiān)控，在壓機工作一個半自動工作循環(huán)后，得到如圖5所示的油壓機動作趨勢圖。從該動作曲線上，可以清楚地看到油壓機在完成整個半自動動作過程中所描繪的折線圖。根據(jù)該折線圖，判斷機器運行良好與否。

6 結(jié)束語

　　以PLC為控制核心，將直線位移傳感器、模擬量輸入模塊、觸摸屏用于龍門式精密油壓機的控制，大大提高了設(shè)備的自動化水平和生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場操作入員的勞動強度。目前，這臺油壓機的觸摸屏可顯示機器全程工作狀態(tài)，若需要更高精密度控制，則可搭配以下只者其一：速度比例閥、壓力比例閥、速度及壓力比例閥。

　　采用PLC和觸摸屏結(jié)合的方式進行控制，使整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定，監(jiān)控功能較完善，監(jiān)控效果較好，控制性能穩(wěn)定。同時，它還簡化了油壓機的電氣控制系統(tǒng)，在工藝程序變更時，更突出表現(xiàn)其靈活方便的優(yōu)越性。系統(tǒng)具有控制實時性好、可靠。