200T油壓機(jī)的PLC改造

張峰 魏正剛

摘? 要：眉山公司備料車間200T四柱萬能油壓機(jī)用于板料及管件的壓型工作，使用已超過四十年，設(shè)備老化嚴(yán)重。液壓系統(tǒng)控制壓力、主缸壓力顯示不準(zhǔn)確，設(shè)備控制線路老化。油路和電路未分離，全部集中于控制柜內(nèi)，管路內(nèi)的液壓油時(shí)常發(fā)生泄漏導(dǎo)致電路故障。針對(duì)上述問題，我們決定對(duì)該設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，將傳統(tǒng)的接觸器控制改為PLC系統(tǒng)控制，新增觸摸屏顯示狀態(tài)，并對(duì)油路加裝數(shù)顯壓力表，將電路進(jìn)行分離，增加自動(dòng)回程功能。改造后顯著提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可操作性。

關(guān)鍵詞：油壓機(jī);PLC;觸摸屏;壓力變送器;數(shù)顯壓力表

一、實(shí)施背景

200T四柱萬能油壓機(jī)負(fù)責(zé)風(fēng)缸蓋、交叉桿以及小型件的壓型，是車間重要的生產(chǎn)設(shè)備。電氣控制采用的是傳統(tǒng)繼電器、接觸器控制。安裝在操作臺(tái)上的壓力表用于顯示控制壓力、主缸壓力及副缸壓力?？刂茐毫Ρ砗透备讐毫Ρ硪褤p壞，無法顯示實(shí)時(shí)壓力，主缸壓力顯示不準(zhǔn)確。由于該設(shè)備使用時(shí)間近四十年，累計(jì)用于生產(chǎn)各類車型近萬輛。設(shè)備本身已落后、液壓及電氣控制系統(tǒng)嚴(yán)重老化，故障率高、精度低。隨著近年來公司產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都在不斷提高，已超出設(shè)備的生產(chǎn)能力。因此，亟需對(duì)此設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，滿足生產(chǎn)要求。

二、設(shè)計(jì)思路和原理

通過我們現(xiàn)場調(diào)查設(shè)備狀況和調(diào)取維修記錄，綜合分析后得出如下結(jié)論：

1、該設(shè)備壓力表采用電節(jié)點(diǎn)壓力表。電節(jié)點(diǎn)壓力表在工作過程受沖擊振動(dòng)時(shí)容易損壞，無法實(shí)施顯示系統(tǒng)壓力。而更換壓力表過程繁瑣，造成設(shè)備停臺(tái)時(shí)間長，維修成本高。

2、該設(shè)備線路老化。在工作過程中接觸器頻繁動(dòng)作，電路中瞬時(shí)電流大，經(jīng)常出現(xiàn)接觸器及控制線路燒毀。

經(jīng)過研究，我們將原接觸器控制改為三菱FX5U型PLC控制并分離油路和電路，解決接觸器控制系統(tǒng)故障率高、接線復(fù)雜的問題。利用壓力變送器檢測并顯示實(shí)時(shí)壓力，根據(jù)生產(chǎn)需要實(shí)時(shí)進(jìn)行壓力值調(diào)節(jié)。通過壓力傳送器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)輸出壓力信號(hào)至PLC，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制壓力。相比原電節(jié)點(diǎn)壓力表控制性能更穩(wěn)定、控制精度更高、故障率更低。新增一個(gè)威綸通MT8121IE觸摸屏與三菱FX5U進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)通過觸摸屏顯示設(shè)備工作狀態(tài)，便于調(diào)試和維修設(shè)備。

三、改造過程

3.1設(shè)計(jì)PLC和觸摸屏程序

首先了解設(shè)備的工作過程，確定動(dòng)作順序。設(shè)備工作流程為：控制油泵電機(jī)啟動(dòng)→主油泵電機(jī)啟動(dòng)→滑塊回原位→滑塊快下→加壓→保壓→滑塊回程。在滑塊回程的同時(shí)，可以手動(dòng)控制頂出缸伸出，方便操作人員取出壓制完成的工件。

根據(jù)控制要求，進(jìn)行I/O點(diǎn)分配。本次采用三菱FX5U系列PLC，威綸通觸摸屏，根據(jù)設(shè)備工藝流程，編寫PLC和觸摸屏程序，并根據(jù)I/O分配表進(jìn)行接線。

3.2設(shè)計(jì)并布置PLC控制回路

購置電氣控制柜、開關(guān)、電磁閥、按鈕、電纜等所需元件，根據(jù)控制原理進(jìn)行線路設(shè)計(jì)和布置。根據(jù)開關(guān)按鈕大小，結(jié)合操作者操作習(xí)慣，在控制柜操作臺(tái)面合適位置開孔，安裝所需按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)及觸摸屏。

3.3加裝壓力變送器

本著節(jié)約維修成本、提高備件通用性的原則，選用與現(xiàn)有設(shè)備使用的同款壓力變送器，型號(hào)為HYDAC EDS300。共加裝3個(gè)壓力變送器，分別用于控制油泵壓力值顯示、主缸下行壓力值調(diào)整顯示及頂出缸的壓力值顯示，三個(gè)壓力變送器安裝于操作者易于觀察和調(diào)整的位置。變送器采用HYDAC ZBE06型4芯航空插頭，液壓系統(tǒng)與壓力傳感器間采用高壓軟油管連接。使用壓力變送器專用固定支架將其固定，減少因設(shè)備振動(dòng)而導(dǎo)致的變送器故障，提高工作穩(wěn)定性。

3.4觸摸屏程序的編寫

觸摸屏程序主要分為三個(gè)界面，第一個(gè)界面主要是顯示功能，能直觀查看各功能的顯示和保壓時(shí)間，以及各電機(jī)熱繼電器是否過載，滑塊位置等，第二個(gè)界面為設(shè)置保壓時(shí)間及頂出缸的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間。

3.5觸摸屏與PLC的通訊及聯(lián)網(wǎng)調(diào)試

觸摸屏與PLC采用以太網(wǎng)通訊?？刂葡到y(tǒng)硬件部分安裝完成后，需要重新設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，使其具有更好的工作性能。我們?cè)诜治鲈到y(tǒng)參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。重點(diǎn)優(yōu)化了主缸升降時(shí)間、保壓時(shí)間等相關(guān)參數(shù)，使滑塊運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少液壓沖擊。設(shè)置觸摸屏的通訊參數(shù)，使觸摸屏用與PLC相互通訊，完成數(shù)據(jù)傳送。參數(shù)設(shè)置完成后，滑塊運(yùn)行更加平穩(wěn)，運(yùn)行過程中的沖擊振動(dòng)大幅降低，減少了對(duì)油路管道和電氣元件的不利影響。

四、改造成果

200T油壓機(jī)改善完成后，至今未出現(xiàn)控制回路元件損壞的情況，壓力變送器的加裝，省去了更換電節(jié)點(diǎn)壓力油壓表的成本，并加裝了一個(gè)雙聯(lián)的腳踏開關(guān)接入控制柜的滑塊下行或滑塊回程按鈕處。改善完成后，不但保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，還有力的保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

五、問題思考及今后的設(shè)想

全面總結(jié)200T油壓機(jī)成功改造的經(jīng)驗(yàn)，為今后其他舊設(shè)備改造提供技術(shù)參考。我們?cè)谏?jí)電氣控制系統(tǒng)的同時(shí)，也對(duì)油路和機(jī)械部分進(jìn)行檢查，消除機(jī)械故障對(duì)設(shè)備帶來的影響。通過實(shí)施機(jī)電一體化改造，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，降低維修成本和故障率。當(dāng)前，大部分設(shè)備都采用PLC控制，PLC在控制系統(tǒng)中起著重要的作用，是數(shù)字化智能制造的發(fā)展趨勢(shì)。在改造中注重引入新技術(shù)，達(dá)到擴(kuò)展設(shè)備功能，改善設(shè)備狀態(tài)的目的。