基于PLC的人造金剛石六面頂壓機設備設計

六面頂壓機的對控制裝置的要求

　　六面頂壓機為人造金剛石合成的關鍵性設備，它具有多規(guī)范、自動化程度較高的特點，過去采用繼電器-接觸器方式進行控制，其邏輯關系繁瑣，所用繼電器數量較多（四十多個），因而鼓脹率較高，常由于繼電器動作失靈導致壓塊撞碎，甚至損壞頂錘，增加了原輔材料消耗，影響到設備正常運行。另外，六面頂壓機對六只壓缸的定位精度及同步性能也有一定的要求，過去的繼電器-接觸器控制方式存在著響應速度慢、動作遲緩、銜鐵粘滯、接觸不良等現象、使得六缸定位及同步性能變差，增加了硬質和金頂錘損壞的機會。所以，六面頂壓機對控制裝置提出了這樣的要求：

　　1、可靠性要高

　　2、六缸定位及同步控制性要好

　　針對以上二個基本要求，結合六面頂壓機的工藝特點，我們利用PLC控制壓機使之按以下的程序工作（如右圖所示）：

　　PLC機型選擇

　　PLC機型選擇的著眼點不外乎有這樣幾個方面：1、確定控制規(guī)模，即I/O點數；2、價格；3、售后服務是否有保障，我們經過充分調研，以及考慮日后維修上的便利后，最終確定選用中外合資無錫華光電子有限公司生產的SR-21PLC,這是一種性能價格比較高的小型PLC，最大I/O點數達168點，最大容量達1.7K~3.7K指令字，模塊化結構，配置靈活，有多種I/O模塊和特殊功能模塊。該PLC指令豐富，有數據處理功能，能和上位機連接，組成工業(yè)局部網。與之相配套的外圍設備也基本上能滿足用戶要求，有打印機接口、EPROM寫入器，可接磁帶錄音機。

　　控制裝置的配置

　　根據壓機工藝特點和對控制裝置的基本要求以及整個裝置的成本所確立的配置原則，我們決定采用I/O點數80點這一規(guī)模的PLC,為了便于今后操作使用，還配置了編程器及打印機接口單元。

　　電路設計

　　我們將122~127六個定義號接上接近開關輸入信號，分別作為右、前、上三缸活塞空程前進時是否越位以及充液時六缸（此時包括左、右、下三缸活塞）是否同時運行（即同步動作）的監(jiān)測，其余的I/O接按鈕，行程開關，外設時間繼電器、接觸器、220V交流電磁閥、指示燈等電氣元件。在實際安裝過程中，為了防止電磁干擾，所有輸入線與強電導線嚴格分開；接近開關輸入信號線用雙絞線；PLC電源側加裝隔離變壓器；所有電磁閥及接觸器線圈兩端并接R-C吸收器。由于考慮到成本及PLC對來自電源干擾抑制器。

　　軟件設計及數據處理功能的應用

　　1、 軟件設計：

　　為了敘述方便和節(jié)省篇幅起見，我們這里僅列出自動工程流程圖。

　　分段工作程序與自動工作程序基本相同，只是在保壓結束后不會立即自動卸壓，需操作者掀壓增壓器卸壓（即分段卸壓）按鈕后才卸壓，然后直至程序結束。調整程序主要用于手動調整六缸活塞的位置。

　　2、 數據處理功能的應用

　　由于篇幅，我們這里僅舉例說明SR-21數據處理指令在六缸同步監(jiān)測及調整時防止多個按鈕同時操作的用法，下面逐一說明。

　　（1） 同步監(jiān)測程序模塊

　　左圖為同步監(jiān)測程序模塊的框圖，框圖中的延時是根據具體設備中六缸活塞運動響應快慢來設定的，時間短要求六缸活塞在充液時基本上要求同時開始運動，時間長則允許六缸活塞在充液瞬間是不會同時開始運動的，由于液壓系統(tǒng)的調整、高壓油路的長短，活塞的摩擦阻力，流量的大小等因素均可能影響到每只缸活塞響應速度的快慢，總會有少數缸的活塞運動出現滯緩運動的現象，當這種現象比較嚴重時，就可能會產生六缸超壓時六只頂錘不在中心線上的現象，從而導致故障發(fā)生。同步監(jiān)測的目的就在于：當滯緩現象較嚴重時，能發(fā)出不同步報警信號，同時停止六缸活塞運動，讓操作者及時做出相應的處理。

　?。?） 同步監(jiān)測梯形圖

　　梯形圖如圖所示，它是上面程序框圖的具體應用。值得提出的事，梯形圖中用772、773、774標志繼電器作為compare（比較）的結果，當六缸活塞同步時，與常數63（BCD數）比較結果相等，標志繼電器773建立，否則772獲774間里，不同步報警。

　?。?） 調整防誤操程序框圖

　　這部分框圖見下圖。需要說明的事，這僅為上、前、右、下四缸活塞手動調整時的程序，其它一些調整動作屬不同組，原理相似。這種防誤操程序能有效的防止操作者在按某個按鈕，也有防止其它組的按鈕誤按而造成設備故障?！　?/font>

（4）防誤操作梯形圖

　　結束語

　　實踐證明，PLC在六面頂壓機改造中的應用是卓有成效的，所采用的數據處理功能使設計的監(jiān)測及防誤操作程序達到了預期的要求，PLC能在工況較惡劣的環(huán)境中使用，而不必過多考慮電壓波動、電磁干擾，環(huán)境溫度和濕度對它的影響，整個控制裝置能穩(wěn)定可靠的運行。