胡美君,陸萍藍(lán),余永平,李慧敏
(1.杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院友嘉機(jī)電學(xué)院,浙江杭州310018;2.中國計量大學(xué)工程訓(xùn)練中心,浙江杭州310018)
Y32-315四柱萬能液壓機(jī)PLC控制系統(tǒng)
胡美君1,陸萍藍(lán)2,余永平1,李慧敏1
(1.杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院友嘉機(jī)電學(xué)院,浙江杭州310018;2.中國計量大學(xué)工程訓(xùn)練中心,浙江杭州310018)
Y32-315液壓機(jī)工作原理,在此基礎(chǔ)上設(shè)計液壓機(jī)的PLC控制系統(tǒng),包括硬件的實現(xiàn)和軟件的開發(fā)。新控制系統(tǒng)使用結(jié)果表明,液壓機(jī)的加工效率和可靠性提高。
液壓機(jī);PLC控制系統(tǒng);研發(fā)
液壓機(jī)是一種以液體為介質(zhì)來傳遞能量而實現(xiàn)多種鍛壓工藝的機(jī)器,與其他壓力機(jī)相比,液壓機(jī)具有壓力和速度可在較大范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)、動作靈活、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作可方便達(dá)到所希望的配合關(guān)系等優(yōu)點。常用于材料的壓制工藝,如沖裁、彎曲、翻邊以及薄板拉深等,也可用于校正、壓裝、砂輪成形,金屬零件冷擠壓成形,粉末制品壓制成形以及塑料制品壓制成形等工藝[1-2]。傳統(tǒng)液壓機(jī)采用繼電器接觸控制方式,其控制電路復(fù)雜,繼電器、接觸器數(shù)量多,故障率高,維修難以及時進(jìn)行,無法保證生產(chǎn)的連續(xù)性。采用三菱FX1N-40MR-001對Y32-315液壓機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。
Y32-315型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理見圖1[1],其動作過程為:工作活塞空行程向下運(yùn)動→工作行程→保壓→回程→頂出缸頂出工件,至此完成一次工作循環(huán)。
(1)啟動。液壓泵電機(jī)啟動時,全部換向閥的電磁鐵處于斷電狀態(tài),泵輸出的油經(jīng)三位四通電液換向閥2(中位)及閥1(中位)流回油箱,泵空載啟動。
(2)活動橫梁空程快速下降電磁鐵1YA及5YA通電,電液換向閥2及閥1換至右位,控制油經(jīng)電磁換向閥(右位),打開液控單向閥,主缸下腔油經(jīng)液控單向閥、電液換向閥2(中位)及閥1(中位)排回油箱,動梁在重力作用下快速下降,此時主缸上腔形成負(fù)壓,上部油箱的低壓油經(jīng)充液閥向主缸上腔充液,同時泵輸出的油也經(jīng)電液換向閥2(右位)及單向閥進(jìn)入主缸上腔。
圖1 Y32-315型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
(3)活動橫梁慢速下降及工作加壓?;顒訖M梁降至一定位置時,觸動行程開關(guān)2S,使5YA斷電,電磁換向閥復(fù)位,液控單向閥關(guān)閉,主缸下腔油需經(jīng)支撐閥排回油箱,活動橫梁不再靠重力作用下降,必須依靠泵輸出的壓力油對活塞加壓,才能使活動橫梁下降,活動橫梁速度減慢。此時活動橫梁速度決定于泵的供油量,改變泵的流量即可調(diào)節(jié)活動橫梁的運(yùn)動速度。同時由于主缸上腔油壓較高,液動滑閥在油壓作用下,恒處于上位動作狀態(tài)。
(4)保壓。電磁鐵1YA斷電,利用單向閥及充液閥的錐面,對主缸上腔油進(jìn)行密封,依靠油及機(jī)架的彈性進(jìn)行保壓。當(dāng)主缸上腔油壓降至一定值時,壓力繼電器發(fā)訊,使電磁鐵1YA通電,泵向主缸上腔供油使油壓升高,保證保壓壓力;當(dāng)油壓超過一定值時,壓力繼電器又發(fā)訊,使1YA斷電,液壓泵停止向主缸上腔供油,油壓不再升高。
(5)卸壓回程。電磁鐵2YA通電,電液換向閥2換至左位,壓力油經(jīng)電液換向閥2(左位)使充液閥開啟,主缸上腔油經(jīng)充液閥排回油箱,油壓開始下降。當(dāng)主缸上腔油壓大于液動滑閥的動作壓力時,液動滑閥始終處于上位。壓力油經(jīng)電液換向閥2(左位)及液動滑閥(上位)使順序閥開啟,壓力油可經(jīng)順序閥排回油箱。順序閥的調(diào)整壓力應(yīng)稍大于充液閥所需控制壓力,以保證充液閥開啟。但此時油壓并不很高,不足以推動主缸活塞回程。當(dāng)主缸上腔油壓降至一定值時,液動滑閥復(fù)至下位。順序閥的控制油路被換至油箱,順序閥關(guān)閉,壓力油經(jīng)液控單向閥進(jìn)入主缸下腔,推動活塞上行。同時主缸上腔油繼續(xù)通過充液閥排回上部油箱,活動橫梁開始回升。
(6)浮動壓邊。當(dāng)需要利用頂出缸進(jìn)行壓邊時,可先使電磁鐵3YA通電,電液換向閥1換至左位,壓力油經(jīng)電液換向閥2(中位)及閥1(左位)進(jìn)入頂出缸下腔。頂出缸上腔油經(jīng)電液換向閥1(左位)排回油箱,頂出缸活塞上行。當(dāng)接觸壓邊圈后,3YA斷電。坯料進(jìn)行反拉深時,頂出缸活塞在活動橫梁壓力的作用下,隨動梁一起下降。頂出缸下腔油經(jīng)節(jié)流閥及溢流閥1排回油箱,由于節(jié)流閥有一定的節(jié)流阻力,因而產(chǎn)生一定的油壓,相應(yīng)使頂出缸活塞產(chǎn)生一定的壓邊力。調(diào)節(jié)溢流閥1即可改變浮動壓邊力。
(7)頂出缸頂出及退回。電磁鐵3YA通電,電液換向閥1換至左位,頂出缸活塞上行,頂出工件。當(dāng)電磁鐵4YA通電,電液換向閥1換至右位,則頂出缸活塞下行,頂出缸退回。
(8)停止。全部電磁鐵處于斷電狀態(tài),電液換向閥1和2處于中位,液壓泵輸出的油經(jīng)電液換向閥2(中位)及閥1(中位)排回油箱,泵卸荷。液控單向閥將主缸下腔封閉,活動橫梁懸空停止不動。
在Y32-315液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理分析基礎(chǔ)上,采用PLC技術(shù)對控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。根據(jù)其主缸和頂出缸的工作過程,可知PLC的輸入部分包括啟動按鈕、停止按鈕、壓力繼電器、下行壓制按鈕、主缸退回按鈕、頂出按鈕、頂出缸退回按鈕以及位置控制元件(主液壓缸上限位開關(guān)、定程壓制限位開關(guān)、頂出缸上限位開關(guān)、頂出缸下限位開關(guān));輸出部分包括:電磁換向閥的電磁鐵1YA,2YA,3YA,4YA,5YA,電機(jī)控制線圈。PLC的外部接線圖見圖2,可以看出,PLC共需要12個輸入點,9個輸出點,為方便擴(kuò)展,可選用三菱FX1N-40MR-001型PLC。 FX1N-40MR-001是三菱FX1N系列中一種卡片大小的PLC,適合在小型環(huán)境中進(jìn)行控制,具有串行通信功能以及緊湊尺寸。該系統(tǒng)設(shè)置了自動和手動2種模式,可以通過輸入點X0切換。
2.1 手動模式
手動模式參照圖2和圖3梯形圖。
圖2 PLC外部接線圖
圖3 手動模式梯形圖
系統(tǒng)上電后,切換為手動模式,按下主缸下行按鈕X003,控制泵電機(jī)啟動帶動液壓泵給液壓系統(tǒng)提供控制油;異步電機(jī)通電Y—△啟動,從而帶動主泵給液壓系統(tǒng)供油。線圈Y004和Y010通電,電磁鐵1YA和5YA通電,液壓機(jī)主缸滑塊快速下行,下行過程中碰到行程開關(guān)2S,使線圈Y010斷電,電磁鐵5YA斷電,此時主缸上腔只由液壓泵單獨供油,從而實現(xiàn)慢速加壓,完成壓制過程;壓制完成后主缸碰擊行程開關(guān)3S,線圈Y004斷電,實現(xiàn)保壓過程;按下主缸上行按鈕X004,線圈Y005通電,使電磁鐵2YA通電,主缸回程,當(dāng)主缸回程過程碰及行程開關(guān)1S,使線圈Y005斷電,主缸原位停止;按下頂出缸上行按鈕X010,線圈Y006通電,線圈Y007斷電,使電磁鐵3YA通電則頂出缸頂出制件;按下頂出缸下行按鈕X011,線圈Y007通電,線圈Y006斷電,頂出缸回到原位,一個手動工作循環(huán)完成。
2.2 自動模式
自動模式參照圖2和圖4梯形圖,系統(tǒng)上電后,切換為自動模式,按下自動開始按鈕時,控制泵電機(jī)啟動帶動液壓泵給液壓系統(tǒng)提供控制油,時間繼電器T10開始計時,到達(dá)時間后,異步電機(jī)通電Y—△啟動,帶動主泵給液壓系統(tǒng)供油;時間繼電器T11開始計時,時間到達(dá)后,線圈Y004和Y010通電,電磁鐵1YA和5YA通電,液壓機(jī)主缸滑塊快速下行,下行過程中碰到行程開關(guān)2S,使線圈Y010斷電,電磁鐵5YA斷電,此時主缸上腔只由液壓泵單獨供油,從而實現(xiàn)慢速加壓,完成壓制過程;壓制完成后主缸碰及行程開關(guān)3S,線圈Y004斷電,液壓泵油回油箱,實現(xiàn)保壓過程;時間繼電器T12開始計時,時間到達(dá)后,線圈Y005通電,使電磁鐵2YA通電,主缸回程,當(dāng)主缸回程過程中碰及行程開關(guān)1S,使線圈Y005斷電,主缸原位停止;輔助繼電器M0動作,線圈Y006通電,使電磁鐵3YA通電則頂出缸頂出制件,至觸及頂出缸上限位開關(guān)3S時,電磁鐵3YA斷電,時間繼電器T13開始計時,時間到達(dá)后,線圈Y007通電,電磁鐵4YA通電,頂出缸退回;按下停止按鈕X002,線圈Y000到Y(jié)010復(fù)位,一個自動工作循環(huán)完成。
Y32-315型液壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)開發(fā),具有開發(fā)簡單、可靠性好、控制精度高以及維修檢測方便等優(yōu)點。對該系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,初步運(yùn)行,基本實現(xiàn)設(shè)計功能。為Y32-315型液壓機(jī)在實際應(yīng)用中的控制系統(tǒng)設(shè)計提供一定借鑒。
[1]孫鳳勤,閻亞林.沖壓與塑壓成型設(shè)備[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]吳懷超,余云流.YB32-200四柱萬能液壓機(jī)PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)[J].液壓與氣動,2011,(2):56-58.
〔編輯 凌瑞〕
圖4 自動模式梯形圖
10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.35
TH137
B