PLC 控制在液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用
2015-12-23 來(lái)源：北方重工集團(tuán)有限公司電控液壓設(shè)備分公司 作者：周游
摘 要:在工業(yè)化發(fā)展的今天, 我國(guó)取得了很大的成績(jī), 其中壓力機(jī)這一通用機(jī)械, 具有很廣泛的用途, 近些年來(lái), 隨著大型壓力機(jī)的發(fā)展, 液壓壓力機(jī)被更多的加以使用, 現(xiàn)今隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 通過(guò)使用現(xiàn)代的控制技術(shù)與液壓控制相結(jié)合, 來(lái)更好的對(duì)液壓系統(tǒng)加以控制, 該文將就如何做好壓力液壓系統(tǒng)的電氣控制進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞:壓力機(jī) 液壓系統(tǒng) 電氣控制
壓力機(jī)是壓力加工機(jī)械設(shè)備，廣泛使用在冷擠、鍛壓、校直、沖壓、彎曲、成型、打包等工藝,現(xiàn)在，液壓壓力機(jī)被廣泛使用，對(duì)工件的擠壓、校直、冷彎等加工是通過(guò)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的靜壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如何做好壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)的電氣控制是確保壓力機(jī)能夠高效穩(wěn)定工作的重要保障。
1 壓力機(jī)簡(jiǎn)介
1. 1 液壓機(jī)的組成
壓力機(jī)（包括沖床、液壓機(jī)）是一種通用性壓力機(jī)，其結(jié)構(gòu)精巧。有廣泛的用途，生產(chǎn)效率高，壓力機(jī)可在切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝廣泛應(yīng)用。對(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力后造成金屬發(fā)生塑性變形和斷裂，零件就被加工成型。壓力機(jī)分為機(jī)械壓力機(jī)和液壓壓力機(jī)，工作時(shí)機(jī)械壓力機(jī)大皮帶輪（通常兼作飛輪）被電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶驅(qū)動(dòng)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)被齒輪副和離合器帶動(dòng)，使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后機(jī)械壓力機(jī)滑塊程上行，自動(dòng)脫開(kāi)離合器，同時(shí)接通曲柄軸上的自動(dòng)器，在上止點(diǎn)附近滑塊停止。液壓壓力機(jī)又被稱為液壓成形壓力機(jī)、油壓機(jī)等，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設(shè)備。液壓機(jī)分為三柱式、單柱式、四柱式等結(jié)構(gòu)類型，其中最為典型的是以四柱式液壓機(jī)。組合控制機(jī)柜、上壓式四立柱油壓機(jī)、模具輸送臺(tái)架、電加熱系統(tǒng)和保溫裝置四部分組成壓力機(jī)，而油壓機(jī)的組成主要由：冷卻系統(tǒng)，上模及下模，有機(jī)架、加壓油缸、液壓系統(tǒng),其中機(jī)架上端為加壓油缸，聯(lián)接上模，冷卻系統(tǒng)與上模、下模聯(lián)接等組成。移動(dòng)工作臺(tái)及與移動(dòng)工作臺(tái)聯(lián)接的移動(dòng)油缸裝在機(jī)架下端，下模安放在移動(dòng)工作臺(tái)的上面。上述組成造型大方、美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)方便，為一體化設(shè)計(jì)。壓機(jī)應(yīng)具有可靠的結(jié)構(gòu)剛度抗變形能力，液壓站上位置，壓排設(shè)置模具吊裝連接裝置，液壓站和壓排有可拆裝的防塵機(jī)蓋。工件能出方向?yàn)殚L(zhǎng)度（3000）方向。技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力190T；有效工作臺(tái)面積3000×750m m
2；壓排運(yùn)動(dòng)速度75～100 mm /s；最大開(kāi)合距離550mm（不含加熱板）；保壓時(shí)間8h（工件130℃）；壓機(jī)底座高度0.5～0.55m ；壓排及底座的平面度0.2 mm ；壓排底座壓合平均間隙≤0.25m m（不小于10個(gè)測(cè)點(diǎn)）。
1.2 液壓機(jī)的工作流程
上滑塊機(jī)構(gòu)和下滑塊頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是液壓機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)，主液壓缸（上缸） 驅(qū)動(dòng)上滑塊機(jī)構(gòu)，輔助液壓缸（下缸）驅(qū)動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)的上滑塊機(jī)構(gòu)通過(guò)四個(gè)導(dǎo)向柱進(jìn)行導(dǎo)向、主缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上滑塊機(jī)構(gòu)“快速下行- 慢速加壓- 保壓延時(shí)- 快速回城- 原位停止”的動(dòng)作循環(huán)，下缸布置在工作臺(tái)中間孔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)下滑塊頂出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“向上頂出-向下退回”或“浮動(dòng)壓邊下行-停止-頂出” 的兩種動(dòng)作循環(huán)，液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，系統(tǒng)具有高壓、大流量、大功率的特點(diǎn)，如何做好液壓系統(tǒng)的電氣控制是十分重要的。
2 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)
2. 1 液壓系統(tǒng)的組成
常見(jiàn)的液壓系統(tǒng)的主要構(gòu)成如下：系統(tǒng)有2個(gè)泵，其中1個(gè)是主泵，采用的是高壓、大流量的恒功率變量泵，其工作壓力是通過(guò)溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓，另1個(gè)輔助泵是一個(gè)低壓小流量的定量泵，其主要功用是為了供應(yīng)液動(dòng)閥的控制油，其壓力是通過(guò)溢流閥進(jìn)行控制的，該系統(tǒng)采用高壓大流量恒功率變量泵供油和利用滑塊自重充液的快速運(yùn)動(dòng)回路，采用單向閥保壓及由順序閥和帶卸載閥芯的充液閥組成的泄壓回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使由保壓轉(zhuǎn)換為快速回程時(shí)的液壓沖擊減小。
2.2 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作
由于本液壓系統(tǒng)采用的傳感器輸入信號(hào)及輸出信號(hào)采用的都是開(kāi)關(guān)量，分別是9個(gè)輸入信號(hào)和7個(gè)輸出信號(hào)，使用PLC作為核心進(jìn)行控制即可 在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，需要充分發(fā)揮PLC 的控制功能，盡可能的完成控制設(shè)計(jì)，應(yīng)控制好經(jīng)濟(jì)成本，發(fā)展適合需要的控制系統(tǒng)。 控制過(guò)程如下：(1）按動(dòng)啟動(dòng)鍵，在滿足控制要求的前提下，主泵接觸器吸合，從而主泵電機(jī)啟動(dòng)，為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供壓力。(2）當(dāng)需要上缸快速移動(dòng)時(shí)，按動(dòng)快速移動(dòng)按鈕，PLC 接收信號(hào)并經(jīng)過(guò)程序處理后輸出繼電器吸合，繼電器控制電磁閥線包得電，帶動(dòng)電磁閥閥芯動(dòng)作，打開(kāi)閥路，使液壓油進(jìn)入到壓力機(jī)上缸上腔，同時(shí)PLC 輸出信號(hào)控制閥動(dòng)作，打開(kāi)下腔油路，使用上缸下腔油回流到油箱內(nèi)，上缸在壓力和重力的作用下快速移動(dòng)，主泵雖然處于最大流量，但是仍然無(wú)法滿足需求，從而造成上腔處于負(fù)壓，上部油箱的油液經(jīng)過(guò)液控單向閥進(jìn)入上缸的上腔。(3上缸慢速接近工件時(shí)，當(dāng)上缸滑塊降至一定位置觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)后 行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)失電斷開(kāi),PLC接收信號(hào)程序處理后斷開(kāi)輸出，使電磁閥閥芯處于中間位置,液控單向閥關(guān)閉。上缸下腔油液經(jīng)背壓閥控制回油箱。此時(shí)，上缸上腔的壓力升高，充液閥隨之關(guān)閉。通過(guò)主泵供給壓力油，上缸慢速接近工件。當(dāng)上缸滑塊接觸工件后，阻力急劇增加，從而造成上腔壓力進(jìn)一步提高，主泵的輸出流量會(huì)自動(dòng)減小。(4）當(dāng)上缸上腔壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，壓力繼電器吸合，P L C斷開(kāi)對(duì)電磁閥的輸出，使用上缸的上、下腔封閉，PLC控制電磁閥的開(kāi)關(guān)做好保壓工作。(5）保壓過(guò)程結(jié)束，PLC 程序發(fā)出信號(hào)，控制常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，接觸器吸合，電磁閥動(dòng)作。由于上缸上腔壓力很高，液動(dòng)滑閥處于上位，壓力油經(jīng)閥使外控順序閥開(kāi)啟。此時(shí)泵輸出油液經(jīng)順序閥回油箱。泵在低壓下工作此壓力不足以打開(kāi)充液閥的主閥芯，而是先打開(kāi)充液閥的中的卸載芯,使上缸上腔油液經(jīng)此卸載閥芯開(kāi)口泄回上部油箱，壓力逐漸降低。當(dāng)上缸上腔壓力泄至一定值后,液動(dòng)滑閥回到下位外控順序閥關(guān)閉，主泵供油壓力升高，閥完全打開(kāi)，此時(shí)油液流動(dòng)情況為：進(jìn)油路泵→換向閥左位→液控單向閥→上缸下腔。回油路上缸上腔→充液閥→上部油箱。實(shí)現(xiàn)主缸快速回程。(6）當(dāng)上缸滑塊觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)后，行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，PLC控制電磁閥閥芯處于中間位置，液控單向閥將主缸下腔封閉，上缸將停止不動(dòng)。主泵輸出油經(jīng)閥回到油箱。(7）按下退回開(kāi)關(guān),PLC輸出信號(hào)控制接觸器得電，PLC 控制電磁閥動(dòng)作,驅(qū)動(dòng)下液壓缸活塞上升頂出。然后下液壓缸退回。
3 結(jié)語(yǔ)
在液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中加裝PLC控制系統(tǒng)能夠有效的提高控制效率，將控制難度大大簡(jiǎn)化。
參考文獻(xiàn)
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[3] 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M ].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
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