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摘 要 以1250T压力机为例，在保证原来所有功能的前提下设计了以PLC为控制核心的电气控制系统，改造后的电气控制系统逻辑控制更加合理化，平稳性得到很大的提高，故障率降低了80%，同时故障点易于排查便于维修。
关键词 PLC；压力机；控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0076-01
1250T压力机是我公司钢结构厂的关键设备（型号 BDY1250-4*2），为通用单动板冲压液压机，压机可以完成压弯、压筋、拉伸、局部成型及小吨位冲裁等冷冲压工艺、适用于长度不超过4米、宽度不超过2米，厚度4-16毫米的大型板冲压件生产，特别适用于铁道车辆板件冲压生产。该冲压设备为天津机床厂生产至今使用已有10余年其电气控制方面采用传统继电器控制形式，通过继电器之间的编搭实现逻辑控制。该设备在每年的部备车生产中长期处于高负荷运行状态电气元件老化严重、控制线混乱，电气故障率很高。同时，设备的一些重要元器件如检测行程控制的旋转式编码器、继电器等损坏后很难从市场上采购再有随着公司产品的多样化，设备的动作顺序和工艺也更加复杂，设备现在的状况已经不能满足生产需求，因此对该压力机电气系统升级改造。
1 系统硬件
主电机启动采用星角启动以减少对电网造成干扰，接入PLC的220 V电压增加滤波功能。PLC输出用于控制换向阀、控制泵负载较大的部件采用中间继电器控制。
同时为了保证系统安全运行的可靠性，设计时还应重点考虑以下几方面。
1）在易发生安全事故部位增加外部连锁回路：如将电机过载保护、下滑块移动与上滑块动作控制信号直接接入接触器回路，以保证出现误操作时能够及时切断设备电源保证设备及操作人员安全。
2）以触摸屏作为人机交流工具。在触摸屏上可以通过设置虚拟按钮省去原来控制面板的各式真实的按鈕开关使控制面板更加整洁。压力机的压力信号检测装置、滑块和液垫的位置检测线信号、等可以作为PLC的输入信号，这样触摸屏可清楚的显示压力的大小、滑块的位置状态，还可以通过触摸屏对压力、位置等进行设定并且通过触摸屏的故障显示报警能够准确的判断出故障点便于故障得到及时的处理。
3）考虑到大型重载压力机的安全性要求在移动操作站及压力机四角等部位分别安装急停按钮该四个急停按钮常闭点采取串联的发式确保在有任何意外发生的情况下按下该开关避免任何伤人事件。
4）增设移动按钮操作站。该设备原来只有一个固定的操作台距离压力机的工作台面5米左右，这样操作设备时由于视野受限存在盲区曾发生过伤人事件，本次改造中在原有固定操作台的基础上增加了一个移动操作站，上面设置用于设备自动与半自动运行的启动、停止两个操作按钮及一个急停按钮。
2 PLC选型
可编程逻辑控制器（PLC）是压力机新型电气控制系统的核心。考虑到该设备的工作环境较差周边干扰源较多的实际情况决定采用欧姆龙系列或西门子系列这两种比较成熟的产品。
车间内多台剪板机和折弯机的控制系统采用是欧姆龙系列，考虑到统型和通用化及日后的管理中可以使用原有的数据线、编程软件决定采用欧姆龙系列PLC，具体型号为欧姆龙CP1H-XA40DR-A，扩展模块型号为CP1W-40EDR正好满足实际只有四个模拟量输入、输出的情况，既节约成本又能满足现场需要。
3 编程软件及程序语言的选用
本例中的电气改造所选用的编程软件为C x-Programmer 7.2，该软件与所选用的欧姆龙CP1H-XA40DR-A系列PLC编程软件相兼容。其中编程语言采用直观明了，易于调试的梯形图程序和便于后期编程器维护维修的布尔助记符程序设计语言。
4 接线设计及外围元件选型
1）PLC控制器输入侧接线。PLC控制器输入侧采用直流24 V，取代原来控制系统中的220 V电压。输入点与输入信号一一对应，指示灯点亮时表明当前有输入信号输入，既降低了故障的排查难度，又提高了解决问题的速度。
2）PLC控制器输出侧接线。PLC控制器输出侧根据实际要求，选用交流220 V电压，输出侧采用中间继电器作为控制信号通过控制继电器的吸和进而控制执行元件动作，同时控制器输出点及中间继电器均带有绿色指示灯，当条件满足程序运行时输出信号指示灯及中间继电器指示灯亮变绿，这样当设备的执行元件出现问题时通过观察指示灯的颜色便可判断电气是否运行正常，在一定程度上提高了设备维修速度。
3）元件选型与布置。PLC控制系统的故障大部分是由于外围元件造成的，可见外围元件的可靠性对控制系统的平稳性运行是非常重要的，为了提高PLC系统运行的平稳性将接触式的限位开关，按钮开关改为非接触式的、损坏率更低的接近开关，接触器等电器元件选择新型高可靠性施耐德产品，这样虽然改造成本在一定程度上会有所增加但PLC的运行稳定性得到可极大的提高。
5 电气柜的布线
电气柜内电气元件的布局和走线要遵循元器件之间相互干扰最小，强电线与弱电线分别走线的原则。弱电输出线与信号输入线要分开，同时信号输入线要使用屏蔽线并可靠接地，电气柜内电线按照功能划分避免不同功能的线缆交叉分布。不能忽略电箱本身的接地，以减少信号干扰，例如WB43M-6*1600校平机曾出现上压辊无法微调后经检查发现电气柜本身没有接地线造成静电感应导致故障发生，后将地线恢复后间隙手动微调恢复正常。
6 新旧配电柜的不同
旧配电柜内控制线已经杂乱无章，电气元件陈旧、老化，线号部分已经丢失不能和原图纸一一对应，新配电柜按照上述要求布线后柜内配盘整洁、线路规整、线号清晰，线缆按功能分区走线，电器柜更加整洁、直观便于维修操作。
7 PLC逻辑控制器的程序备份
随着科技不断进步PLC本身的硬件性能不断提高稳定性越来越好，可是在北方夏季炎热潮湿及电网突然断电等情况下，也会出现PLC本身硬件的损坏造成数据丢失不可恢复的后果，这就要求在完成设备调试后将最终的程序进行备份，方法如下。
1）电脑装载并运行编程软件C x-Programmer 7.2。
2）电脑与PLC通讯口通过数据线连接。
3）打开我的电脑属性—设备管理器记下端口号，然后将PLC编程软件中通信设置里的端口号修改成与设备管理器里的端口一致。
4）选择正确的PLC类型与CPU类型。
5）在驱动器中设置正确的波特率，在PLC中点击“在线”并上载后即可。
该设备在经过这次改造后，故障率降低了80%，大大减轻了设备维修人员的作业时间同时设备利用率也得到了很大的提高。这次改造是一个较为成功的案例，以较低的花费恢复了设备的原有功能动作，操作更加直观、安全，可以作为工厂其他冲压设备实施改造的样本。
参考文献
[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2005.
[2]刘茂银，梅碧舟.压力机控制系统中PLC的应用及设计[J].锻压装备与制造技术，2007（03）.
关键词 PLC；压力机；控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0076-01
1250T压力机是我公司钢结构厂的关键设备（型号 BDY1250-4*2），为通用单动板冲压液压机，压机可以完成压弯、压筋、拉伸、局部成型及小吨位冲裁等冷冲压工艺、适用于长度不超过4米、宽度不超过2米，厚度4-16毫米的大型板冲压件生产，特别适用于铁道车辆板件冲压生产。该冲压设备为天津机床厂生产至今使用已有10余年其电气控制方面采用传统继电器控制形式，通过继电器之间的编搭实现逻辑控制。该设备在每年的部备车生产中长期处于高负荷运行状态电气元件老化严重、控制线混乱，电气故障率很高。同时，设备的一些重要元器件如检测行程控制的旋转式编码器、继电器等损坏后很难从市场上采购再有随着公司产品的多样化，设备的动作顺序和工艺也更加复杂，设备现在的状况已经不能满足生产需求，因此对该压力机电气系统升级改造。
1 系统硬件
主电机启动采用星角启动以减少对电网造成干扰，接入PLC的220 V电压增加滤波功能。PLC输出用于控制换向阀、控制泵负载较大的部件采用中间继电器控制。
同时为了保证系统安全运行的可靠性，设计时还应重点考虑以下几方面。
1）在易发生安全事故部位增加外部连锁回路：如将电机过载保护、下滑块移动与上滑块动作控制信号直接接入接触器回路，以保证出现误操作时能够及时切断设备电源保证设备及操作人员安全。
2）以触摸屏作为人机交流工具。在触摸屏上可以通过设置虚拟按钮省去原来控制面板的各式真实的按鈕开关使控制面板更加整洁。压力机的压力信号检测装置、滑块和液垫的位置检测线信号、等可以作为PLC的输入信号，这样触摸屏可清楚的显示压力的大小、滑块的位置状态，还可以通过触摸屏对压力、位置等进行设定并且通过触摸屏的故障显示报警能够准确的判断出故障点便于故障得到及时的处理。
3）考虑到大型重载压力机的安全性要求在移动操作站及压力机四角等部位分别安装急停按钮该四个急停按钮常闭点采取串联的发式确保在有任何意外发生的情况下按下该开关避免任何伤人事件。
4）增设移动按钮操作站。该设备原来只有一个固定的操作台距离压力机的工作台面5米左右，这样操作设备时由于视野受限存在盲区曾发生过伤人事件，本次改造中在原有固定操作台的基础上增加了一个移动操作站，上面设置用于设备自动与半自动运行的启动、停止两个操作按钮及一个急停按钮。
2 PLC选型
可编程逻辑控制器（PLC）是压力机新型电气控制系统的核心。考虑到该设备的工作环境较差周边干扰源较多的实际情况决定采用欧姆龙系列或西门子系列这两种比较成熟的产品。
车间内多台剪板机和折弯机的控制系统采用是欧姆龙系列，考虑到统型和通用化及日后的管理中可以使用原有的数据线、编程软件决定采用欧姆龙系列PLC，具体型号为欧姆龙CP1H-XA40DR-A，扩展模块型号为CP1W-40EDR正好满足实际只有四个模拟量输入、输出的情况，既节约成本又能满足现场需要。
3 编程软件及程序语言的选用
本例中的电气改造所选用的编程软件为C x-Programmer 7.2，该软件与所选用的欧姆龙CP1H-XA40DR-A系列PLC编程软件相兼容。其中编程语言采用直观明了，易于调试的梯形图程序和便于后期编程器维护维修的布尔助记符程序设计语言。
4 接线设计及外围元件选型
1）PLC控制器输入侧接线。PLC控制器输入侧采用直流24 V，取代原来控制系统中的220 V电压。输入点与输入信号一一对应，指示灯点亮时表明当前有输入信号输入，既降低了故障的排查难度，又提高了解决问题的速度。
2）PLC控制器输出侧接线。PLC控制器输出侧根据实际要求，选用交流220 V电压，输出侧采用中间继电器作为控制信号通过控制继电器的吸和进而控制执行元件动作，同时控制器输出点及中间继电器均带有绿色指示灯，当条件满足程序运行时输出信号指示灯及中间继电器指示灯亮变绿，这样当设备的执行元件出现问题时通过观察指示灯的颜色便可判断电气是否运行正常，在一定程度上提高了设备维修速度。
3）元件选型与布置。PLC控制系统的故障大部分是由于外围元件造成的，可见外围元件的可靠性对控制系统的平稳性运行是非常重要的，为了提高PLC系统运行的平稳性将接触式的限位开关，按钮开关改为非接触式的、损坏率更低的接近开关，接触器等电器元件选择新型高可靠性施耐德产品，这样虽然改造成本在一定程度上会有所增加但PLC的运行稳定性得到可极大的提高。
5 电气柜的布线
电气柜内电气元件的布局和走线要遵循元器件之间相互干扰最小，强电线与弱电线分别走线的原则。弱电输出线与信号输入线要分开，同时信号输入线要使用屏蔽线并可靠接地，电气柜内电线按照功能划分避免不同功能的线缆交叉分布。不能忽略电箱本身的接地，以减少信号干扰，例如WB43M-6*1600校平机曾出现上压辊无法微调后经检查发现电气柜本身没有接地线造成静电感应导致故障发生，后将地线恢复后间隙手动微调恢复正常。
6 新旧配电柜的不同
旧配电柜内控制线已经杂乱无章，电气元件陈旧、老化，线号部分已经丢失不能和原图纸一一对应，新配电柜按照上述要求布线后柜内配盘整洁、线路规整、线号清晰，线缆按功能分区走线，电器柜更加整洁、直观便于维修操作。
7 PLC逻辑控制器的程序备份
随着科技不断进步PLC本身的硬件性能不断提高稳定性越来越好，可是在北方夏季炎热潮湿及电网突然断电等情况下，也会出现PLC本身硬件的损坏造成数据丢失不可恢复的后果，这就要求在完成设备调试后将最终的程序进行备份，方法如下。
1）电脑装载并运行编程软件C x-Programmer 7.2。
2）电脑与PLC通讯口通过数据线连接。
3）打开我的电脑属性—设备管理器记下端口号，然后将PLC编程软件中通信设置里的端口号修改成与设备管理器里的端口一致。
4）选择正确的PLC类型与CPU类型。
5）在驱动器中设置正确的波特率，在PLC中点击“在线”并上载后即可。
该设备在经过这次改造后，故障率降低了80%，大大减轻了设备维修人员的作业时间同时设备利用率也得到了很大的提高。这次改造是一个较为成功的案例，以较低的花费恢复了设备的原有功能动作，操作更加直观、安全，可以作为工厂其他冲压设备实施改造的样本。
参考文献
[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2005.
[2]刘茂银，梅碧舟.压力机控制系统中PLC的应用及设计[J].锻压装备与制造技术，2007（03）.