現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)在KOJIMAHSP1000/600油壓機上的應(yīng)用

劉向榮

（陜西重型汽車有限公司車身廠，陜西 西安 710200）

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)在KOJIMAHSP1000/600油壓機上的應(yīng)用

劉向榮

（陜西重型汽車有限公司車身廠，陜西 西安 710200）

本文介紹了進(jìn)口日本KOJIMA（小島公司）HSP1000/600油壓機的電氣控制系統(tǒng)。著重描述三菱Q系列高性能PLC和CCLINK現(xiàn)場總線的應(yīng)用、組成結(jié)構(gòu)以及新技術(shù)、新元件在現(xiàn)代化數(shù)控沖床的核心價值的體現(xiàn)。

PLC；CC-LINK；現(xiàn)場總線；AD/DA模塊；遠(yuǎn)程I/O

1 引言

HSP1000/600雙動油壓機是陜西重型汽車有限公司2005年購置日本小島KOJIMA公司的新設(shè)備，分內(nèi)外滑塊，可進(jìn)行內(nèi)外雙動或者聯(lián)結(jié)單動，內(nèi)滑塊輸出最大壓力1000T，外滑塊輸出最大壓力600T，聯(lián)結(jié)單動后可進(jìn)行1600T壓力輸出，可滿足各種拉延工藝需求。該設(shè)備屬于新一代數(shù)控沖床，運行壓力、加壓速度、時間、位移等參數(shù)均可在人機界面觸摸屏上進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，設(shè)備操作方便，人工智能性強，擁有自動操作提示和故障自動診斷功能，在使用過程中，故障率低，電氣配置先進(jìn)。

2 HSP1000/600油壓機電氣控制系統(tǒng)

2.1 PLC

該壓力機采用三菱公司新一代高性能Q06HPLC為控制核心，CC-LINK現(xiàn)場總線作為控制鏈路，包括本地主站1個，遠(yuǎn)程I/O從站3個，輸入模塊12個共384點，輸出模塊10個共320點，另外有以太網(wǎng)模塊1個，高速計數(shù)單元模塊1個，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊1個，D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊一個。

PLC基板槽體上自左往右安插著觸摸屏通訊模塊、PLC電源模塊、Q06HCPU模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、CC-LINK現(xiàn)場總線模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、高速計數(shù)模塊、輸入模塊、輸出模塊。這些基本單元組成了PLC控制中心站，CC-LINK現(xiàn)場總線模塊通過專用CC-LINK總線電纜鏈接到遠(yuǎn)程3個從站，遠(yuǎn)程的輸入輸出I/O信號通過總線全雙工的傳遞到CC-LINK模塊再進(jìn)入CPU進(jìn)行處理。

2.2 CC-LINK總線

遠(yuǎn)程I/O模塊的使用大大減少了現(xiàn)場設(shè)備布線的距離，同時也充分利用了現(xiàn)場總線響應(yīng)時間快、數(shù)據(jù)傳送量大的優(yōu)勢，元器件信號就近進(jìn)站，執(zhí)行器和傳感器直接連到自動化系統(tǒng)，信號通過數(shù)據(jù)總線傳送到CPU，這種方式既減少了中間環(huán)節(jié)也使得控制信號的響應(yīng)時間達(dá)到≤20ms，通訊速率最大為10MB/S。

圖2為CC-LINK現(xiàn)場總線的布局圖

CC-LINK現(xiàn)場總線的三個遠(yuǎn)程從站分別位于配電柜內(nèi)部、操作面板內(nèi)和上橫梁頂部，分別采集及輸出油壓機電柜內(nèi)元器件的信號、操作面板控制信號以及機床頂部各類電磁閥、接近開關(guān)、壓力開關(guān)及編碼器等器件的動作。各個從站對輸入輸出信號進(jìn)行處理，經(jīng)過現(xiàn)場總線CC-LINK進(jìn)入PLC主站CPU根據(jù)預(yù)加載程序進(jìn)行控制。2.3特殊功能模塊

油壓機的壓力、滑塊速度設(shè)置并控制輸出以及滑塊位置的顯示需要特殊功能模塊，包括AD、DA模塊和高速計數(shù)模塊。

壓力的顯示功能是通過壓力傳感器將電壓模擬信號輸入AD轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)閿?shù)字信號，再通過PLC程序的計算轉(zhuǎn)換輸出到觸摸屏來實現(xiàn)的。

壓力、速度(流量)的控制功能是根據(jù)PLC程序計算結(jié)果通過DA模塊將數(shù)字信號輸入放大器單元進(jìn)行變換為模擬電壓信號，控制比例閥和比例泵的力矩電機偏角和比例電磁閥的閥芯轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)。

滑塊位移的顯示是通過絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器將旋轉(zhuǎn)脈沖信號輸入高速計數(shù)單元讀取累計圈數(shù)來實現(xiàn)的。圖3為比例閥的控制機理。

3 先進(jìn)的故障診斷系統(tǒng)

油壓機的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，液壓系統(tǒng)元件的執(zhí)行都需要電氣系統(tǒng)的控制，油壓機作業(yè)為人工操作，其控制主要是對液壓系統(tǒng)的控制，通過電磁閥來實現(xiàn)。其中包含有定位限位、檢測等開關(guān)量信號，作業(yè)工藝較復(fù)雜，為了避免故障的頻繁出現(xiàn)和降低操作難度，在人機界面上對加工人的樹形操作條件、故障提示、I/O點通斷的顯示、各個從站故障均有顯示，對加工人員和設(shè)備維護(hù)人員的工作難度大大降低。其實質(zhì)就是將PLC程序中輸入輸出點和主要控制回路的條件通過人機界面編程軟件繪制在觸摸屏上，界面各個I/O點的信號與PLC信號同步處理顯示。

4 結(jié)束語

三菱Q06HPLC配合CC-LINK現(xiàn)場總線和遠(yuǎn)程I/O模塊的功能很好地滿足了油壓機的控制要求，體現(xiàn)出新一代現(xiàn)代化數(shù)控機床的主要優(yōu)勢。

進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的故障頻率，Q系列高性能PLC和先進(jìn)的CC-LINK總線更加適應(yīng)工廠惡劣的工況，提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。

人機界面的豐富能及時顯示系統(tǒng)運行控制狀態(tài)，并對其進(jìn)行實時控制，使設(shè)備操作維護(hù)更加方便。

核心進(jìn)口電氣器件的使用提高了電氣系統(tǒng)的可靠性，使設(shè)備在長時間的大作業(yè)量的工作中能夠保持穩(wěn)定，各個分站的獨立檢測體現(xiàn)出現(xiàn)代電氣發(fā)展模塊化、集成化、簡潔化的設(shè)計理念。

[1]MITSUBISHIQ系列高性能CPU用戶手冊，三菱電機上海FA中心，2005.

[2]美 JamesA.Rehg GlennJ.Sartori.工業(yè)電子技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005年第二次出版.