CN205573100U - 一种压力机的plc控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力机的PLC控制系统，包括电动螺旋压力机、PLC控制器和工控机，所述电动螺旋压力机包括飞轮、滑块、驱动电机、制动装置、上模具安装座和下模具安装座，该系统还包括磁头、磁尺、压力传感器和触摸屏，所述磁头设于滑块上，所述磁尺竖直设于滑块的一侧，所述压力传感器设于制动装置上，磁头和压力传感器分别连接PLC控制器，所述触摸屏连接工控机。与现有技术相比，本实用新型具有实时测量滑块位移与速度、多电机同步驱动、多档减速、多功能测控等优点。

Description

一种压力机的PLC控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种测控系统，尤其是涉及一种压力机的PLC控制系统。

背景技术

螺旋压力机是用螺杆、螺母作为传动机构，并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运动的锻压机械。常用螺旋压力机驱动方式有3种：摩擦式、液压式和电动式。液压式因液压压力振动大，主要应用在连续多次打击的场合。摩擦式由于电机带动两个摩擦盘始终高速旋转，而飞轮在一次打击循环中需改变旋转方向，换向时飞轮和摩擦盘严重打滑，不但降低传动效率，也加剧摩擦带的磨损。电动式由电机直接驱动飞轮旋转，具有最短的传动链和较高的效率，结构简单、机械部分制造容易以及打击能量易于调节等优点。

电动螺旋压力机控制系统一般采用PLC为主控制器，三相交流异步电动机或大功率交流伺服电机作为飞轮驱动动力，数据显示和参数设定由触摸屏完成。采用限位开关确定滑块回程位置和上限位停止位置。打击开始时，机械制动器松开，电机正转，以最大扭矩加速飞轮，当滑块碰到下限位开关时，使电机惯性停车，滑块下行打击毛坯。而后电机迅速反转，滑块加速回程，到上限位开关后电动机进行能耗制动，接近上死点时，机械制动器刹车，使滑块静止在上死点。

现有电动螺旋压力机控制系统存在有如下不足：

(1)控制系统功能简单，滑块不具有多档减速功能，在较快速度下机械制动器刹车，机械磨损较严重。

(2)当多个电机带动飞轮时，易发生各电机之间的功率不平衡，易导致单台电机负载过重烧毁。

(3)滑块的位置信息不能实时获取，不具有速度控制功能。

(4)没有对速度、打击力的检测与显示。不能分析滑块在工件整个成形过程中的位移、速度、打击力等参数对工件成形性能的影响。

中国专利CN103008518A公开了一种电动螺旋压力机控制系统及控制方法，所述电动螺旋压力机控制系统包括驱动电动螺旋压力机滑块上下直线运动的未安装轴端位置传感器的主电动机，控制所述主电动机运转的PLC控制器及电机驱动器，与所述PLC控制器连接的用于设定与采集数据的上位机；还包括用于检测所述滑块的当前坐标位置的滑块位置检测装置；所述滑块位置检测装置经所述模拟量模块连接所述PLC控制器；所述电机驱动器经数据总线和开关量信号连接所述PLC控制器。该专利单个主电动机工作负担大，容易负载过重烧毁，且控制系统功能简单。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种压力机的PLC控制系统，具有实时测量滑块位移与速度、多电机同步驱动、多档减速、多功能测控等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种压力机的PLC控制系统包括电动螺旋压力机、PLC控制器和工控机，所述电动螺旋压力机包括飞轮、滑块、驱动电机、制动装置、上模具安装座和下模具安装座，所述飞轮通过螺杆、螺母连接滑块，所述驱动电机输出轴连接飞轮，所述制动装置连接飞轮，所述上模具安装座连接滑块，所述下模具安装座设于上模具安装座下方，所述PLC控制器分别连接驱动电机和制动装置，所述工控机连接PLC控制器，该系统还包括磁头、磁尺、压力传感器和触摸屏，所述磁头设于滑块上，所述磁尺竖直设于滑块的一侧，所述压力传感器设于制动装置上，磁头和压力传感器分别连接PLC控制器，所述触摸屏连接工控机。

所述驱动电机采用两台，两台驱动电机对称设置在飞轮两侧，并通过传送带连接飞轮。

所述工控机连接有用于存储零件工艺方案的工艺数据存储器。

所述PLC控制器连接有操作面板，所述操作面板设有复位按钮、紧急停止按钮、电源两位按钮和自动/手动工作旋钮。

所述下模具安装座上设有顶料装置，所述顶料装置连接PLC控制器。

所述驱动电机采用磁阻电动机。

所述制动装置为液压制动装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、利用磁头和磁尺测量滑块实时位移与速度，与传统将旋转编码器安装于电机输出轴上相比，减少了测量误差，利用PLC控制器检测磁头的AB相脉冲信号，即可得到滑块的实时位移和实时速度，从而提高滑块速度控制的精准度。

2、工控机的多功能测控，下位机PLC和工控机之间信息传输，工控机接收PLC控制器传输的数据后，在触摸屏上显示设备参数信息和速度、液压压力、打击力等实时参数，人机界面好。

3、系统可以利用工艺数据存储器存储零件的工艺方案，将锻打工序次数和打击磁阻电动机的设置速度存储，当要进行该种零件的加工时，可以从系统中调出锻打工艺进行打击，避免反复设置磁阻电动机的速度，减少工人操作复杂度。

4、多电机同步驱动，系统采用两台电机带动电动螺旋压力机上的飞轮，为了克服各电机之间的功率不平衡，导致单台电机负载过重烧毁。

5、本实用新型系统采用了两台相同功率的磁阻电动机，由两台磁阻电动机驱动器SRD10驱动，有效克服传统电机起动转矩小、电流大、发热量大的缺点，两台控制器之间要达到功率平衡所需的信息，通过控制器自身的通讯功能实现。

6、本实用新型系统还设置了操作面板，配合工控机提供多种功能的操作按钮，同时设置顶料装置，便于加工好零件后将零件取出。

附图说明

图1为本实用新型中电动螺旋压力机的结构示意图；

图2为本实用新型系统的控制框图；

图3为本实用新型系统电压分配示意图；

图4为本实用新型中PLC控制器与工控机的连接示意图；

图5为本实用新型中磁头与PLC控制的连接示意图；

图6为本实用新型中操作面板布置示意图。

图中：1、PLC控制器，2、工控机，3、飞轮，4、滑块，5、驱动电机，6、制动装置，7、上模具安装座，8、下模具安装座，9、磁头，10、磁尺，11、压力传感器，12、触摸屏，13、传送带，14、工艺数据存储器，15、操作面板，16、顶料装置，21、SRD10系列控制器，22、主断路器，23、支路断路器，24、接触器，25、变压器，26、开关电源，27、控制电路，28、润滑泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一种压力机的PLC控制系统，包括电动螺旋压力机、PLC控制器1、工控机2、磁头9、磁尺10、压力传感器11和触摸屏12，电动螺旋压力机包括飞轮3、滑块4、驱动电机5、制动装置6、上模具安装座7和下模具安装座8，飞轮3通过螺杆、螺母连接滑块4，驱动电机5采用两台，两台驱动电机5对称设置在飞轮3两侧，两台驱动电机5的输出轴通过传送带13连接飞轮3，制动装置6连接飞轮3，上模具安装座7连接滑块4，下模具安装座8设于上模具安装座7下方，PLC控制器1分别连接驱动电机5和制动装置6，工控机2连接PLC控制器1，磁头9设于滑块4上，磁尺10竖直设于滑块4的一侧，压力传感器11设于制动装置6上，压力传感器11通过模拟量输入模块20连接PLC控制器1，磁头9连接PLC控制器1，触摸屏12连接工控机2，下模具安装座8上设有顶料装置16，顶料装置16连接PLC控制器1。在螺杆等摩擦处还设有连接润滑泵28的润滑装置，润滑装置也连接PLC控制器1。

磁尺10和磁头9构成磁栅尺，磁尺10上录制有等距离的NS信号，磁头9读取磁尺10上的信号，并将磁信号细分成AB相脉冲信号输出。磁头9安装于压力机的滑块4上，磁尺10安装于压力机的立柱内侧，并与磁头9的位置对应设置，通过磁尺10和磁头9可以直接测量压力机的滑块4位移，与传统将旋转编码器安装于电机输出轴上相比，减少了测量误差。当滑块4带动磁头9运动时，磁头9读取磁尺10信号，输出AB相脉冲信号，PLC控制器1的AB相高速计数器检测磁栅尺的磁头9AB相脉冲信号，同时PLC控制器1读取每个定时中断中AB相高速计数器的脉冲个数，通过数学运算得到滑块4的实时位移和实时速度。

系统采用两台电机带动电动螺旋压力机上的飞轮3，为了克服各电机之间的功率不平衡，导致单台电机负载过重烧毁。驱动电机5采用两台相同功率的磁阻电动机，并由两台磁阻电动机驱动器-SRD10系列控制器21驱动，有效克服传统电机起动转矩小、电流大、发热量大的缺点，两台控制器之间要达到功率平衡所需的信息，通过控制器自身的通讯功能实现。

SRD10系列控制器21具有485通讯功能，便于与PLC控制器1直接通讯，滑块4打击能量信息通过485通讯的方式由PLC控制器1发送给SRD10系列控制器21，完成要求打击动作。

制动装置6为液压制动装置，液压制动装置包括制动连杆、液压泵和液压电磁阀，通过驱动制动连杆来完成飞轮3的制动，其中，压力传感器11设于液压制动装置的油管安装座上。

如图4所示电动螺旋压力机测控硬件组成，本实用新型系统硬件选型的原则是确保设备的稳定、可靠和长寿命运行，以PLC控制器1为下位机控制核心。利用PLC控制器1本身集成的资源，连接压力传感器11、磁头9等传感器、操作按钮、SRD10系列控制器21、磁阻电动机、液压泵、液压电磁阀等控制对象，最后与上位机及触摸屏12构成完整的硬件系统。

本实施例中，PLC控制器1采用台达DVP-EH2可编程控制器，工控机2采用研华公司无风扇嵌入式测控工控机，模拟量输入模块20的型号为DVP04AD-H3，压力传感器11为0-20mA型，具体电路连接如图4所示。

EH2可编程控制器与研华无风扇嵌入式工控机2采用RS232进行通讯，将PLC控制器1的编程口与工控机2COM2采用电缆连接，采用Modbus协议进行通讯。PLC控制器1的RS485端口与SRD10系列控制器21直接通讯，滑块4运动信息通过485通讯的方式由PLC控制器1发送给SRD10系列控制器21，完成要求的寸动或打击动作。磁头9与PLC控制器1的连接如图5所示，磁头9的AB相脉冲输出线与PLC控制器1的高速计数端口X0、X1连接，利用PLC控制器1的高速计数器对磁头9的AB相脉冲信号进行计数，配合定时中断，即可高速计数器的脉冲个数，运算得到滑块4的实时位移和实时速度。

工控机2与10.4寸触摸屏12连接，进行人机界面显示，触摸屏12与工控机2采用VGA接口，其中USB连接线用于触摸屏12的触摸功能。工控机2将接收到的PLC控制器1发送的数据帧解析后，在触摸屏12的界面上显示设备参数信息和速度、制动压力(即液压压力、制动液压装置的管道压力)、打击力等实时参数。

工控机2连接有用于存储零件工艺方案的工艺数据存储器14，零件工艺方案包括生产不同零件的驱动电机速度和打击次数。系统可以存储零件的工艺方案，将锻打工序次数和打击磁阻电动机的设置速度存储，当要进行该种零件的加工时，可以从系统中调出锻打工艺进行打击。

PLC控制器1连接有操作面板15，操作面板15设有复位按钮、紧急停止按钮、电源两位按钮、自动/手动工作旋钮、控制模式选择旋钮、向上调整按钮、向下调整按钮、重打按钮、轻打按钮、补打按钮、自动/手动顶料两位旋钮、手动顶料按钮等等，操作面板15布置如图6所示，不同按钮可实现机床的各种工作状态的运行、调整及顶料控制。自动/手动工作旋钮有手动与自动两种工作状态，手动工作状态用于机床的寸动调整，自动工作状态用于机床的正常打击操作，打击设有3个操作按钮：重打按钮、轻打按钮和补打按钮，可以根据要求分别设定3种不同的打击力。机床打击完成后的顶料装置16采用气动顶料，有手动和自动两种工作方式，顶料气缸活塞靠自重回程为下次顶料做准备。向上调整按钮是指：按此按钮，刹车打开，磁阻电动机驱动滑块4向上移动，磁阻电动机的速度为150r/min，释放按钮，滑块4停止运动并刹车。向下调整按钮是指：按此按钮，磁阻电动机驱动滑块4向下移动，磁阻电动机的速度为100r/min，释放按钮，滑块4停止运动并刹车。操作面板15可设置两个：悬臂操作面板和床身操作面板，采用控制模式选择旋钮可切换两个操作面板15轮流使能工作。

基于上述结构，本实用新型系统具有以下主要控制功能：

(1)机床的工作状态：机床有手动与自动两种工作状态，手动工作状态用于机床的调整，自动工作状态用于机床的正常使用。

(2)打击能量的调整：机床的打击能量通过触摸屏12来控制磁阻电动机的转动速度来实现。

(3)打击力的显示：可以根据打击时滑块4的运动分析计算出最大的打击力并显示于触摸显示屏上。

(4)下顶料控制：机床打击完成后的下顶料采用气动顶料，有手动和自动两种工作方式。顶料器气缸活塞靠自重回程为下次顶料做准备。

(5)报警功能：系统记录报警状态，并锁住操作按钮，待报警解除以后，按复位按键将系统复位，再进行控制操作。一旦出现报警，将显示报警位置。

(6)存储配方：一个锻件的生产可能由几道锻打工序组成，每一道锻打工序又可能需要打击几次。系统可以存储零件的工艺方案，将锻打工序次数和打击磁阻电动机的设置速度存储，当要进行该种零件的加工时，可以从系统中调出锻打工艺进行打击。避免反复设置磁阻电动机的速度，减少工作复杂度。

本实用新型系统主回路采用交流380V三相电网供电，磁阻电动机、制动的液压泵、润滑泵28等由交流380V供电，控制回路采用交流220V供电，电源分配示意图如图3所示。系统采用变压器25将380V交流电变压成单相220V，实现电机工作回路和电气控制回路电气上的隔离，阻止一部分谐波的传输，即阻止工厂电网和SRD10系列控制器21产生的谐波对开关电源26、控制电路27的干扰，有效防止传感器的误动作以及达到模拟量信号的稳定采集。

同时，系统电源采用主断路器22和支路断路器23进行保护，当控制电路27短路时能自动断电，保护设备及人身安全。磁阻电动机采用专用SRD10系列控制器21进行控制，可以达到在过载、缺相、堵转、电源电压不平衡时对磁阻电动机的有效保护。制动的液压泵采用接触器24-EOCR电动机保护器进行保护。从而提高整个系统的电气安全。

Claims (7)

1.一种压力机的PLC控制系统，包括电动螺旋压力机、PLC控制器(1)和工控机(2)，所述电动螺旋压力机包括飞轮(3)、滑块(4)、驱动电机(5)、制动装置(6)、上模具安装座(7)和下模具安装座(8)，所述飞轮(3)通过螺杆、螺母连接滑块(4)，所述驱动电机(5)输出轴连接飞轮(3)，所述制动装置(6)连接飞轮(3)，所述上模具安装座(7)连接滑块(4)，所述下模具安装座(8)设于上模具安装座(7)下方，所述PLC控制器(1)分别连接驱动电机(5)和制动装置(6)，所述工控机(2)连接PLC控制器(1)，其特征在于，该系统还包括磁头(9)、磁尺(10)、压力传感器(11)和触摸屏(12)，所述磁头(9)设于滑块(4)上，所述磁尺(10)竖直设于滑块(4)的一侧，所述压力传感器(11)设于制动装置(6)上，磁头(9)和压力传感器(11)分别连接PLC控制器(1)，所述触摸屏(12)连接工控机(2)。

2.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述驱动电机(5)采用两台，两台驱动电机(5)对称设置在飞轮(3)两侧，并通过传送带(13)连接飞轮(3)。

3.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述工控机(2)连接有用于存储零件工艺方案的工艺数据存储器(14)。

4.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述PLC控制器(1)连接有操作面板(15)，所述操作面板(15)设有复位按钮、紧急停止按钮、电源两位按钮和自动/手动工作旋钮。

5.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述下模具安装座(8)上设有顶料装置(16)，所述顶料装置(16)连接PLC控制器(1)。

6.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述驱动电机(5)采用磁阻电动机。

7.根据权利要求1所述的一种压力机的PLC控制系统，其特征在于，所述制动装置(6)为液压制动装置。