基于PLC的人造金剛石六面頂壓機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)

六面頂壓機(jī)的對(duì)控制裝置的要求

　　六面頂壓機(jī)為人造金剛石合成的關(guān)鍵性設(shè)備，它具有多規(guī)范、自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，過去采用繼電器-接觸器方式進(jìn)行控制，其邏輯關(guān)系繁瑣，所用繼電器數(shù)量較多（四十多個(gè)），因而鼓脹率較高，常由于繼電器動(dòng)作失靈導(dǎo)致壓塊撞碎，甚至損壞頂錘，增加了原輔材料消耗，影響到設(shè)備正常運(yùn)行。另外，六面頂壓機(jī)對(duì)六只壓缸的定位精度及同步性能也有一定的要求，過去的繼電器-接觸器控制方式存在著響應(yīng)速度慢、動(dòng)作遲緩、銜鐵粘滯、接觸不良等現(xiàn)象、使得六缸定位及同步性能變差，增加了硬質(zhì)和金頂錘損壞的機(jī)會(huì)。所以，六面頂壓機(jī)對(duì)控制裝置提出了這樣的要求：

　　1、可靠性要高

　　2、六缸定位及同步控制性要好

　　針對(duì)以上二個(gè)基本要求，結(jié)合六面頂壓機(jī)的工藝特點(diǎn)，我們利用PLC控制壓機(jī)使之按以下的程序工作（如右圖所示）：

　　PLC機(jī)型選擇

　　PLC機(jī)型選擇的著眼點(diǎn)不外乎有這樣幾個(gè)方面：1、確定控制規(guī)模，即I/O點(diǎn)數(shù)；2、價(jià)格；3、售后服務(wù)是否有保障，我們經(jīng)過充分調(diào)研，以及考慮日后維修上的便利后，最終確定選用中外合資無錫華光電子有限公司生產(chǎn)的SR-21PLC,這是一種性能價(jià)格比較高的小型PLC，最大I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)168點(diǎn)，最大容量達(dá)1.7K~3.7K指令字，模塊化結(jié)構(gòu)，配置靈活，有多種I/O模塊和特殊功能模塊。該P(yáng)LC指令豐富，有數(shù)據(jù)處理功能，能和上位機(jī)連接，組成工業(yè)局部網(wǎng)。與之相配套的外圍設(shè)備也基本上能滿足用戶要求，有打印機(jī)接口、EPROM寫入器，可接磁帶錄音機(jī)。

　　控制裝置的配置

　　根據(jù)壓機(jī)工藝特點(diǎn)和對(duì)控制裝置的基本要求以及整個(gè)裝置的成本所確立的配置原則，我們決定采用I/O點(diǎn)數(shù)80點(diǎn)這一規(guī)模的PLC,為了便于今后操作使用，還配置了編程器及打印機(jī)接口單元。

　　電路設(shè)計(jì)

　　我們將122~127六個(gè)定義號(hào)接上接近開關(guān)輸入信號(hào)，分別作為右、前、上三缸活塞空程前進(jìn)時(shí)是否越位以及充液時(shí)六缸（此時(shí)包括左、右、下三缸活塞）是否同時(shí)運(yùn)行（即同步動(dòng)作）的監(jiān)測(cè)，其余的I/O接按鈕，行程開關(guān)，外設(shè)時(shí)間繼電器、接觸器、220V交流電磁閥、指示燈等電氣元件。在實(shí)際安裝過程中，為了防止電磁干擾，所有輸入線與強(qiáng)電導(dǎo)線嚴(yán)格分開；接近開關(guān)輸入信號(hào)線用雙絞線；PLC電源側(cè)加裝隔離變壓器；所有電磁閥及接觸器線圈兩端并接R-C吸收器。由于考慮到成本及PLC對(duì)來自電源干擾抑制器。

　　軟件設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理功能的應(yīng)用

　　1、 軟件設(shè)計(jì)：

　　為了敘述方便和節(jié)省篇幅起見，我們這里僅列出自動(dòng)工程流程圖。

　　分段工作程序與自動(dòng)工作程序基本相同，只是在保壓結(jié)束后不會(huì)立即自動(dòng)卸壓，需操作者掀壓增壓器卸壓（即分段卸壓）按鈕后才卸壓，然后直至程序結(jié)束。調(diào)整程序主要用于手動(dòng)調(diào)整六缸活塞的位置。

　　2、 數(shù)據(jù)處理功能的應(yīng)用

　　由于篇幅，我們這里僅舉例說明SR-21數(shù)據(jù)處理指令在六缸同步監(jiān)測(cè)及調(diào)整時(shí)防止多個(gè)按鈕同時(shí)操作的用法，下面逐一說明。

　?。?） 同步監(jiān)測(cè)程序模塊

　　左圖為同步監(jiān)測(cè)程序模塊的框圖，框圖中的延時(shí)是根據(jù)具體設(shè)備中六缸活塞運(yùn)動(dòng)響應(yīng)快慢來設(shè)定的，時(shí)間短要求六缸活塞在充液時(shí)基本上要求同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，時(shí)間長(zhǎng)則允許六缸活塞在充液瞬間是不會(huì)同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)的，由于液壓系統(tǒng)的調(diào)整、高壓油路的長(zhǎng)短，活塞的摩擦阻力，流量的大小等因素均可能影響到每只缸活塞響應(yīng)速度的快慢，總會(huì)有少數(shù)缸的活塞運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)滯緩運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，當(dāng)這種現(xiàn)象比較嚴(yán)重時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生六缸超壓時(shí)六只頂錘不在中心線上的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致故障發(fā)生。同步監(jiān)測(cè)的目的就在于：當(dāng)滯緩現(xiàn)象較嚴(yán)重時(shí)，能發(fā)出不同步報(bào)警信號(hào)，同時(shí)停止六缸活塞運(yùn)動(dòng)，讓操作者及時(shí)做出相應(yīng)的處理。

　?。?） 同步監(jiān)測(cè)梯形圖

　　梯形圖如圖所示，它是上面程序框圖的具體應(yīng)用。值得提出的事，梯形圖中用772、773、774標(biāo)志繼電器作為compare（比較）的結(jié)果，當(dāng)六缸活塞同步時(shí)，與常數(shù)63（BCD數(shù)）比較結(jié)果相等，標(biāo)志繼電器773建立，否則772獲774間里，不同步報(bào)警。

　　（3） 調(diào)整防誤操程序框圖

　　這部分框圖見下圖。需要說明的事，這僅為上、前、右、下四缸活塞手動(dòng)調(diào)整時(shí)的程序，其它一些調(diào)整動(dòng)作屬不同組，原理相似。這種防誤操程序能有效的防止操作者在按某個(gè)按鈕，也有防止其它組的按鈕誤按而造成設(shè)備故障。　　

（4）防誤操作梯形圖

　　結(jié)束語

　　實(shí)踐證明，PLC在六面頂壓機(jī)改造中的應(yīng)用是卓有成效的，所采用的數(shù)據(jù)處理功能使設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)及防誤操作程序達(dá)到了預(yù)期的要求，PLC能在工況較惡劣的環(huán)境中使用，而不必過多考慮電壓波動(dòng)、電磁干擾，環(huán)境溫度和濕度對(duì)它的影響，整個(gè)控制裝置能穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。