CN105965952A - 一种专用25吨压力机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于含能材料退模工序的专用25吨压力机系统。一种专用25吨压力机系统，包括机械系统和电气系统，机械系统连接方式是油泵电机与单向阀相连接然后链接电磁溢流阀、回流阀流回油箱，将电液伺服阀安装在溢流阀与单向阀中间，连接到油缸的一腔，将两根油管连接到液压缸的活塞端与杆端，在液压缸内部安装用于测量冲头位置的磁滞式位置传感器，在两根油管上安装压力传感器用以测量冲头压力，将油管通过支架固定在工作台上。本发明可以实现压机冲头全行程为700mm，并且冲头压力可以在25吨以内自由调节。实现冲头运动速度与实时位置的反馈控制。

Description

一种专用25吨压力机系统

技术领域

本发明涉及一种应用于含能材料退模工序的专用25吨压力机系统。

背景技术

近几年，随着工业自动化愈加受到国家重视。工业自动化水平不断提高，自动化系统也被应用在汽车制造业、医药制造业、食品制造等领域。其发展趋势也向着智能化、开放性、网络化、信息化等方向发展。并且，在很多领域中已经可以实现信息采集、信息传输、信息处理以及信息综合利用等。随着工业自动化技术的进一步发展，更多的自动化设备也可以被应用在更多对精度与实时性要求更高的领域中。

含能材料的退模是指粉状含能材料高压下被制成所需形状的均质毛坯后，卸压后毛坯由于体积膨胀附着于模套内，采用小型压力机将其从模套内推出的过程。本发明的目的是针对含能材料装配过程中材料退模这一工序，设计并实现专用压力机系统。

目前，对含能材料退模工序实现主要以人工操作半自动为主。在进行此工序时操作人员操作半自动压机在退模现场进行退模操作。但是，由于含能材料具有高感度、人工操作具有的不稳定性与现场环境温湿度等的影响，一直存在很大的安全隐患。

目前，对压力机的操作多是以现场操作，由人工对情况进行判断并给出下一步指令。使得操作人员长期处于现场工作环境中，并且由于人工操作具有不确定性与一定的经验性，延长了工作人员的培训时间提高了企业的生产成本也存在着很大的安全隐患。

目前，对于工业自动化设备的控制软件多数是以监测为主，也就是将设备的各种状态通过数据总线发送到远程监控单元并显示出来。而远程监控单元对工作设备的控制与操作十分有限。在一定程度上束缚了远程控制的程度，在工作现场仍然需要专门的工作人员对设备进行检查与操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对含能材料装配过程中将药块退模这一工序的专用25吨压力机系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种专用25吨压力机系统，包括机械系统和电气系统，机械系统连接方式是油泵电机与单向阀相连接然后连接电磁溢流阀、回流阀流回油箱，将电液伺服阀安装在溢流阀与单向阀中间，连接到油缸的一腔，将两根油管连接到液压缸的活塞端与杆端，在液压缸内部安装用于测量冲头位置的磁滞式位置传感器，在两根油管上安装压力传感器用以测量冲头压力，将油管通过支架固定在工作台上。

所述的电气控制系统分为电源模块、PLC现场控制模块、远程监控计算机模块三个部分组成；其中电源系统对PLC现场控制模块与远程监控计算机模块供电，远程监控计算机模块通过数据卡向PLC现场控制模块发送数据对压机系统进行控制。

所述的PLC现场控制模块通过将安装在机械系统中的位移传感器与压力传感器的实时数据发送到远程监控计算机模块中，在计算机内部经过运算后将下一步的指令发送到现场控制模块中，通讯方式采用串口通讯方式，通过数据卡将串口数据发送到上位机中，上位机将控制信号通过数据卡发送给现场控制模块后完成机械动作。

在工作过程中，远程控制模块将位移传感器与压力传感器所发送的实时信息读取并处理，决定接下来冲头的动作与对应的伺服阀开度。

本发明的有益效果在于：

本发明可以实现压机冲头全行程为700mm，并且冲头压力可以在25吨以内自由调节。实现冲头运动速度与实时位置的反馈控制。

附图说明

图1是压力机系统组成框图；

图2是压力机系统内部油路示意图；

图3是定程压制模式下的程序框图；

图4是定压压制模式下的程序框图。

具体实施方式

下面将结合附图举例对本发明做更详细的描述：

本发明提供一种针对含能材料装填过程中将压制完成的药块退模这一工序，采用电液伺服阀作为开度控制元件，采用上位机与PLC配合的方式将操作人员与工作现场分割开来并使用防爆摄像头进行远程监控。本发明可以实现压机冲头全行程为700mm，并且冲头压力可以在25吨以内自由调节。实现冲头运动速度与实时位置的反馈控制。

一种通过电液伺服阀作为液压开度控制元件的压力机系统，利用电液伺服阀无级调节开度的特点配合液压缸内部的磁滞式位移传感器，实现在冲头运动过程中移动速度与实时位置之间的反馈调节与压制过程中压力值与伺服阀开度的反馈关系。并且采用现场控制单元将工作现场各个传感器的实时信息通过串口通讯在上位机中显示出来。

机械系统连接方式是油泵电机与单向阀相连接然后连接电磁溢流阀、回流阀流回油箱，将电液伺服阀安装在溢流阀与单向阀中间。然后连接到油缸的一腔，将两根油管连接到液压缸的活塞端与杆端。并且在液压缸内部安装用于测量冲头位置的磁滞式位置传感器，在两根油管上安装压力传感器用以测量冲头压力。最后，将其通过支架固定在工作台上。

电气控制系统分为电源模块、PLC现场控制模块、远程监控计算机模块三个部分组成。其中电源系统对PLC现场控制模块与远程监控计算机模块供电，远程监控计算机模块通过数据卡向PLC现场控制模块发送数据对压机系统进行控制。

PLC现场控制模块通过将安装在机械系统中的位移传感器与压力传感器的实时数据发送到远程监控计算机模块中。然后，在计算机内部经过运算后将下一步的指令发送到现场控制模块中。其通讯方式采用串口通讯方式，通过数据卡将串口数据发送到上位机中。同样，上位机将控制信号通过数据卡发送给现场控制模块后完成相应机械动作。

在系统工作过程中，远程控制模块将位移传感器与压力传感器所发送的实时信息读取并处理，以决定接下来冲头的动作与对应的伺服阀开度。并以此位基础设计出定程压制与定压压制两种工作模式。

本发明采用液压动力利用电液伺服阀可以无级控制开度的特点，实现在冲头运动过程中运动速度与实时位置之间的反馈关系。并且通过数据卡实现远程控制模块与现场控制模块之间的相互通讯。

本发明的目的通过以下技术措施实现的：

采用欧姆龙的CPM2AH-60CDR-A型号CPU单元，带有60节点继电器输出。用于对整套压机系统的各个部分进行开关控制。在此基础上外挂A/D转换模块与D/A转换模块。其中，使用D/A转换模块与放大器配合对伺服阀的开度进行控制，从而控制液压油的流量实现对冲头速度和位移的控制。使用A/D转换模块将位于液压缸内的磁滞式位移传感器与杆端和活塞端的压力传感器不断采集冲头的位移与压力信号转换并送入PLC现场控制模块进行反馈运算。然后PLC通过串口通信模块接收上位机的控制指令并将现场数据发送到上位机显示。

采用CSDY1型射流管电液伺服阀，通过电信号在内部衔铁的两端产生磁力使衔铁挡板组件偏转，实现伺服阀开度与其接收电信号值成正比。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的背压升高推动阀芯移动使得反馈杆的力矩等于输入控制电流产生的力矩，从而使阀芯位置与输入控制电流大小成正比。整套压力机系统的油路连接方式是将油泵电机与单向阀相连接然后链接电磁溢流阀、回流阀流回油箱，将电液伺服阀安装在溢流阀与单向阀中间。然后连接到油缸的一腔，将两根油管连接到液压缸的活塞端与杆端。并且在液压缸内部安装用于测量冲头位置的磁滞式位置传感器，在两根油管上安装压力传感器用以测量冲头压力。最后，将其通过之间安装在工作台上。

利用位移传感器将冲头的实时位置通过数据卡发送到远程控制模块中，然后由上位机进行计算，并根据不同模式对应的不同开度将控制指令发送到现场控制模块中。

如图1所示，压力机系统的实际工作过程中，操作人员可以通过上位机或现场手动控制箱与PLC通信控制系统运行，PLC的控制信号通过D/A转换模块经放大器对伺服阀的开度进行控制，从而控制液压油的流量实现对冲头速度和位移的控制。工作过程中，位于液压缸内的磁滞式位移传感器与杆端和活塞端的压力传感器不断采集冲头的位移与压力信号，通过A/D转换模块送入PLC现场控制模块进行反馈运算，然后PLC通过串口通信模块接收上位机的控制指令并将现场数据发送到上位机显示。此外，待退模的整装模具放置在滑轨工作台上，放稳后将工作台推到冲头的正下方开始退模工序。滑轨的末端装有行程开关，工作台到位后将触发开关信号，该信号作为系统的安全使能信号送入PLC，防止退模过程中出现误动作。整个工作过程由位于工作现场的防爆摄像头经采集卡在远程监控计算机屏幕上显示和记录。

如图2所示，本发明采用CSDY1型射流管电液伺服阀，通过电信号在内部衔铁的两端产生磁力使衔铁挡板组件偏转，实现伺服阀开度与其接收电信号值成正比。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的背压升高推动阀芯移动使得反馈杆的力矩等于输入控制电流产生的力矩，从而使阀芯位置与输入控制电流大小成正比。由于阀芯的驱动控制需要借助供油压力，为防止系统误动作，伺服阀的控制信号要先于溢流阀的开关信号给出。

如图2所示，系统工作时首先启动油泵电机，油箱中的液压油经吸油过滤器被齿轮泵吸入，泵排出的液压油经单向阀、电磁溢流阀、回油滤流回油箱，此时系统处于空载卸荷状态。当需液压缸动作时，电磁溢流阀的线圈通电，电液伺服阀接收控制信号并在线圈磁力作用下产生一个正比于输入电流的开度，此时泵排出的压力油经单向阀、电液伺服阀进入油缸的一腔，推动油缸运行，油缸另一腔的油经节流阀、电液伺服阀、回油滤流回油箱。

如图3、4所示，在定程压制模式下，统针对不同情况将伺服阀分为几个工作状态。当目标位移与实时位移差距较大时伺服阀的开度较大处于快速移动状态，当冲头距离目标位移较近时伺服阀开度较小处于慢速移动状态最后冲头停止于目标位移处。使得系统的动态过程更加稳定，工作误差更小。由于冲头的移动速度与伺服阀的开度成正比，可以通过调节伺服阀开度灵活控制冲头的移动速度。此外，在定压压制模式下，由于冲头压力会在与模具接触以后才会产生，所以冲头会先慢速下降并且在接触到模具后压力缓慢升高伺服阀处于加压状态，在压力到达指定压力值的时伺服阀处于闭合状态即保持压力状态。在定压压制过程中由于液压系统的特性，当系统处于保持状态时压力值会出现缓慢下降的情况，这时会再次触发加压状态。因此定压压制工作过程是一个动态的过程，在人工停止这一过程之前，系统会一直对压力进行检测以保证接触面的压力值。

Claims (4)

1.一种专用25吨压力机系统，包括机械系统和电气系统，其特征在于：机械系统连接方式是油泵电机与单向阀相连接然后连接电磁溢流阀、回流阀流回油箱，将电液伺服阀安装在溢流阀与单向阀中间，连接到油缸的一腔，将两根油管连接到液压缸的活塞端与杆端，在液压缸内部安装用于测量冲头位置的磁滞式位置传感器，在两根油管上安装压力传感器用以测量冲头压力，将油管通过支架固定在工作台上。

2.根据权利要求1所述的专用25吨压力机系统，其特征在于：所述的电气控制系统分为电源模块、PLC现场控制模块、远程监控计算机模块三个部分组成；其中电源系统对PLC现场控制模块与远程监控计算机模块供电，远程监控计算机模块通过数据卡向PLC现场控制模块发送数据对压机系统进行控制。

3.根据权利要求2所述的专用25吨压力机系统，其特征在于：所述的PLC现场控制模块通过将安装在机械系统中的位移传感器与压力传感器的实时数据发送到远程监控计算机模块中，在计算机内部经过运算后将下一步的指令发送到现场控制模块中，通讯方式采用串口通讯方式，通过数据卡将串口数据发送到上位机中，上位机将控制信号通过数据卡发送给现场控制模块后完成机械动作。

4.根据权利要求1所述的专用25吨压力机系统，其特征在于：在工作过程中，远程控制模块将位移传感器与压力传感器所发送的实时信息读取并处理，决定接下来冲头的动作与对应的伺服阀开度。