張博，任玉龍

（一汽解放汽車有限公司卡車廠，吉林 長春 130000）

0 引言

一汽解放汽車有限公司卡車廠沖壓車間承擔(dān)解放J6、J7各品系卡車駕駛室沖壓件的生產(chǎn)任務(wù)。目前沖壓車間擁有JE36-400壓力機(jī)5臺，每臺壓力機(jī)之間由人工進(jìn)行上料和下料，通過皮帶機(jī)將工件傳送到下一工位，在線尾完成裝箱碼放，5臺壓力機(jī)及4臺皮帶機(jī)布置在一起便構(gòu)成一條沖壓手工生產(chǎn)線[1]。

JE36-400壓力機(jī)在現(xiàn)生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備自身出現(xiàn)的卡滯、失靈等問題造成離合器結(jié)合無法脫開還是會偶然出現(xiàn)，對生產(chǎn)操作人員來說存在一定的安全隱患，易出現(xiàn)壓手等工傷事故，那么消除此類隱患對于工廠的安全生產(chǎn)管理和員工的人身安全意義重大，勢在必行。JE36-400壓力機(jī)的主電機(jī)功率為75KW，根據(jù)電機(jī)的設(shè)計原理，電機(jī)在運(yùn)行時一般允許短時間過載，但是如果過載時間太長，電動機(jī)的溫度超過允許值，就會造成絕緣老化，縮短使用壽命，嚴(yán)重時甚至燒毀繞組。為了防止電動機(jī)長時間過載運(yùn)行而造成損壞，選擇新的過載保護(hù)形式，能夠?qū)﹄姍C(jī)起到有效保護(hù)[2]。

1 連車報警裝置的應(yīng)用

1.1 單次行程

JE36-400壓力機(jī)上死點(diǎn)為330°-30°，在上死點(diǎn)以單次模式啟動壓力機(jī)時需要通過移動按鈕站的雙手按鈕來完成啟動。按下雙手啟動按鈕，通過PLC程序輸出給繼電器線圈供電，繼電器吸合后離合器雙閥得電，滑塊動作。當(dāng)滑塊運(yùn)行到180°時，松開雙手啟動按鈕，滑塊通過程序控制自動返回到上死點(diǎn)停車，完成一次“單次”啟動沖程。

1.2 連車問題的具體體現(xiàn)

單次啟動時按下雙手按鈕，滑塊運(yùn)行在30°～180°之間，當(dāng)程序停止給雙閥輸出信號，如果接觸器反饋觸點(diǎn)接通，可判斷為電氣連車。當(dāng)雙閥控制接觸器沒有得電，編碼器檢查到滑塊動作，可判斷為機(jī)械連車，電氣連車和機(jī)械連車統(tǒng)稱連車故障[3]。在單次啟動過程中，如果離合器雙閥繼電器觸點(diǎn)粘連或者離合器雙閥閥芯卡死，滑塊將不受操作人員和程序控制，一直做連續(xù)往復(fù)運(yùn)動。操作者得不到“連車故障”信息如果繼續(xù)執(zhí)行送件或取件動作，存在極大的安全隱患?，F(xiàn)如今沒有找到徹底消除“連車故障”的技術(shù)，所以為了將連車故障所帶來的危害降低至最低，需增加連車報警裝置。

1.3 設(shè)計原理

根據(jù)壓力機(jī)單次運(yùn)動特點(diǎn)，滑塊在上死點(diǎn)角度330°-30°和單次返回角度180°-330°時，滑塊向上運(yùn)行相對于操作者是安全的；滑塊在整個行程過程中，離合器雙閥斷電，滑塊會繼續(xù)運(yùn)行，行走角度小于30°屬于正常停止。根據(jù)此特點(diǎn)，設(shè)計壓力機(jī)連車報警裝置原理如下：壓力機(jī)滑塊在30°-180°運(yùn)行時，PLC采集解算裝置的滑塊實時角度，如果邏輯控制程序沒有給離合器雙閥輸出，滑塊繼續(xù)運(yùn)行，此時如果制動角超出30°（出現(xiàn)連車故障），控制程序執(zhí)行停止壓力機(jī)主電機(jī)，飛輪制動閥同時得電對滑塊進(jìn)行快速制動，滑塊卸荷閥得電，蜂鳴器發(fā)出報警，提醒操作者撤離壓力機(jī)滑塊。JE36-400壓力機(jī)平均一個行程需要5.5s，正常人體反應(yīng)時間為0.15s～0.4s。按照人體最慢的反應(yīng)時間0.4s計算，0.4秒壓力機(jī)滑塊可行走26°左右。控制程序中設(shè)定滑塊角度大于30°且小于180°時，如果連車就會觸發(fā)報警，那么滑塊超過上死點(diǎn)角度30°，加正常情況下的制動角30°，加上人類最慢反應(yīng)時間0.4s對應(yīng)滑塊行走的角度26°，一共等于86°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到下死點(diǎn)的180°，設(shè)備操作者有足夠的反應(yīng)時間撤離壓力機(jī)滑塊。所以增加壓力機(jī)連車報警功能，能夠?qū)Σ僮髡咂鸬饺松肀Ｗo(hù)作用[4]。

1.4 連車報警裝置程序控制方案

將十六進(jìn)制1E轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制30°放到DM214數(shù)據(jù)塊中。滑塊運(yùn)行在30°到179°過程中，雙閥控制接觸器掉電觸發(fā)一個上升沿脈沖，將當(dāng)前角度分別賦值給DM70和DM20數(shù)據(jù)塊中。雙閥控制接觸器掉電同時時間繼電器開始計時，500ms后再次將當(dāng)前角度賦值給DM20數(shù)據(jù)塊。用DM20數(shù)據(jù)塊的值減去DM70數(shù)據(jù)塊的值，結(jié)果存放到DM250數(shù)據(jù)塊中，如果DM250數(shù)據(jù)塊的值大于第一步DM214中所賦值的30°，證明已經(jīng)連車。將連車報警信號作為條件，觸發(fā)蜂鳴器報警，并且可通過“故障復(fù)位”按鈕復(fù)位連車報警。

2 新型過載保護(hù)裝置的應(yīng)用

2.1 主電機(jī)常見過載現(xiàn)象

（1）電機(jī)啟動時，當(dāng)飛輪剎車閥因故障沒有打開，飛輪抱死，電機(jī)的啟動電流增大，如果電機(jī)不足以克服剎車制動做功，電機(jī)將堵轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時甚至燒毀電機(jī)。

（2）控制回路的熱繼電器觸頭由于溫度高而氧化，導(dǎo)致接觸不良缺相；電機(jī)引線或電纜一相斷開電機(jī)缺相運(yùn)行，另外兩相電流增大，長時間運(yùn)行會燒毀電機(jī)。

2.2 新型過載保護(hù)裝置的保護(hù)范圍

（1）對斷相、漏電、過壓、欠壓、短路及三相電流不平衡進(jìn)行啟動保護(hù)。

（2）依據(jù)最小相電流和最大相電流的比值判斷是否需要保護(hù)動作，當(dāng)任何兩相間的電流值大于跳閘值，顯示三相電流不平衡跳閘報警，執(zhí)行三相電流不平衡（斷相）保護(hù)。

（3）在電動機(jī)啟動完成后，根據(jù)最大線電流和額定電流的比值判斷是否需要保護(hù)動作。當(dāng)電流值大于跳閘值，顯示堵轉(zhuǎn)跳閘報警，執(zhí)行堵轉(zhuǎn)保護(hù)[5]。

（4）對電動機(jī)電流值的跟蹤計算來保護(hù)電動機(jī)免于因過流而縮短壽命或損壞，執(zhí)行過流保護(hù)。

（5）依據(jù)測量電壓和額定工作電壓的比值判斷是否需要保護(hù)動作。當(dāng)電壓值大于跳閘值，顯示過壓跳閘報警，執(zhí)行過壓保護(hù)。

（6）依據(jù)測量電壓和額定工作電壓的比值來判斷是否需要保護(hù)動作。當(dāng)電壓值小于跳閘，保護(hù)器執(zhí)行跳閘命令，開啟欠壓保護(hù)。

（7）當(dāng)電流值大于額定電流值的8倍并持續(xù)一定時間，顯示短路跳閘報警，執(zhí)行短路保護(hù)。

2.3 方案設(shè)計

將壓機(jī)主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值作為比較基準(zhǔn)進(jìn)行方案設(shè)計，主要從包括硬件的選擇、軟件程序的編寫。首先是應(yīng)用過載保護(hù)裝置，如圖1所示，從電機(jī)主電源采集電流輸入值，過載保護(hù)裝置自帶模擬量接口，用于讀取電機(jī)啟動電流和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的電流值，在JE36-400壓力機(jī)上通過歐姆龍PLC組態(tài)中模擬量模塊AD003進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)入PLC程序。通過SCL指令將讀取的模擬量轉(zhuǎn)換為實際可用的實際電流值，如圖2所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行實時存儲，在主電機(jī)星角啟動時以及正常運(yùn)行時與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，電機(jī)啟動比較電流為525A，運(yùn)轉(zhuǎn)比較電流為150A，程序中設(shè)定跳閘時間為4s，當(dāng)實際電流大于設(shè)定電流且超過跳閘時間，程序主電機(jī)運(yùn)行條件斷開，需要在新型過載保護(hù)器上按下復(fù)位按鈕，故障清除后并查明電流過大原因，才能再次啟動電機(jī)，從而達(dá)到對電機(jī)保護(hù)目的。

圖1 過載保護(hù)裝置接線配置圖

圖2 控制單元PLC程序

3 結(jié)語

手工單機(jī)連線生產(chǎn)的方式在沖壓車間還較為普遍，設(shè)備的服役年限較長，電氣控制及保護(hù)方法還停留在原設(shè)計上。通過電氣技術(shù)的不斷探索鉆研，制定出上述電氣改進(jìn)方案。新的思考方式、新的技術(shù)導(dǎo)入、新的控制形式在JE36-400壓力機(jī)上的應(yīng)用，彌補(bǔ)了壓力機(jī)沒有連車的防范措施，有效的消除了安全事故的發(fā)生。同時電機(jī)保護(hù)裝置的安裝，使得壓力機(jī)主電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行得到保護(hù)，電機(jī)的使用壽命大大增加。經(jīng)過長時間的驗證，新技術(shù)的應(yīng)用效果顯著，維修時間和維修費(fèi)用大幅降低，設(shè)備的可動率得到提高?，F(xiàn)已將其余4臺壓力機(jī)全部按照此方案改善，此次改造也為同類型壓力機(jī)電機(jī)保護(hù)提供了參考。