基于PLC的人造金刚石六面顶压机设备设计

六面顶压机的对控制装置的要求

　　六面顶压机为人造金刚石合成的关键性设备，它具有多规范、自动化程度较高的特点，过去采用继电器-接触器方式进行控制，其逻辑关系繁琐，所用继电器数量较多（四十多个），因而鼓胀率较高，常由于继电器动作失灵导致压块撞碎，甚至损坏顶锤，增加了原辅材料消耗，影响到设备正常运行。另外，六面顶压机对六只压缸的定位精度及同步性能也有一定的要求，过去的继电器-接触器控制方式存在着响应速度慢、动作迟缓、衔铁粘滞、接触不良等现象、使得六缸定位及同步性能变差，增加了硬质和金顶锤损坏的机会。所以，六面顶压机对控制装置提出了这样的要求：

　　1、可靠性要高

　　2、六缸定位及同步控制性要好

　　针对以上二个基本要求，结合六面顶压机的工艺特点，我们利用PLC控制压机使之按以下的程序工作（如右图所示）：

　　PLC机型选择

　　PLC机型选择的着眼点不外乎有这样几个方面：1、确定控制规模，即I/O点数；2、价格；3、售后服务是否有保障，我们经过充分调研，以及考虑日后维修上的便利后，最终确定选用中外合资无锡华光电子有限公司生产的SR-21PLC,这是一种性能价格比较高的小型PLC，最大I/O点数达168点，最大容量达1.7K~3.7K指令字，模块化结构，配置灵活，有多种I/O模块和特殊功能模块。该PLC指令丰富，有数据处理功能，能和上位机连接，组成工业局部网。与之相配套的外围设备也基本上能满足用户要求，有打印机接口、EPROM写入器，可接磁带录音机。

　　控制装置的配置

　　根据压机工艺特点和对控制装置的基本要求以及整个装置的成本所确立的配置原则，我们决定采用I/O点数80点这一规模的PLC,为了便于今后操作使用，还配置了编程器及打印机接口单元。

　　电路设计

　　我们将122~127六个定义号接上接近开关输入信号，分别作为右、前、上三缸活塞空程前进时是否越位以及充液时六缸（此时包括左、右、下三缸活塞）是否同时运行（即同步动作）的监测，其余的I/O接按钮，行程开关，外设时间继电器、接触器、220V交流电磁阀、指示灯等电气元件。在实际安装过程中，为了防止电磁干扰，所有输入线与强电导线严格分开；接近开关输入信号线用双绞线；PLC电源侧加装隔离变压器；所有电磁阀及接触器线圈两端并接R-C吸收器。由于考虑到成本及PLC对来自电源干扰抑制器。

　　软件设计及数据处理功能的应用

　　1、 软件设计：

　　为了叙述方便和节省篇幅起见，我们这里仅列出自动工程流程图。

　　分段工作程序与自动工作程序基本相同，只是在保压结束后不会立即自动卸压，需操作者掀压增压器卸压（即分段卸压）按钮后才卸压，然后直至程序结束。调整程序主要用于手动调整六缸活塞的位置。

　　2、 数据处理功能的应用

　　由于篇幅，我们这里仅举例说明SR-21数据处理指令在六缸同步监测及调整时防止多个按钮同时操作的用法，下面逐一说明。

　　（1） 同步监测程序模块

　　左图为同步监测程序模块的框图，框图中的延时是根据具体设备中六缸活塞运动响应快慢来设定的，时间短要求六缸活塞在充液时基本上要求同时开始运动，时间长则允许六缸活塞在充液瞬间是不会同时开始运动的，由于液压系统的调整、高压油路的长短，活塞的摩擦阻力，流量的大小等因素均可能影响到每只缸活塞响应速度的快慢，总会有少数缸的活塞运动出现滞缓运动的现象，当这种现象比较严重时，就可能会产生六缸超压时六只顶锤不在中心线上的现象，从而导致故障发生。同步监测的目的就在于：当滞缓现象较严重时，能发出不同步报警信号，同时停止六缸活塞运动，让操作者及时做出相应的处理。

　　（2） 同步监测梯形图

　　梯形图如图所示，它是上面程序框图的具体应用。值得提出的事，梯形图中用772、773、774标志继电器作为compare（比较）的结果，当六缸活塞同步时，与常数63（BCD数）比较结果相等，标志继电器773建立，否则772获774间里，不同步报警。

　　（3） 调整防误操程序框图

　　这部分框图见下图。需要说明的事，这仅为上、前、右、下四缸活塞手动调整时的程序，其它一些调整动作属不同组，原理相似。这种防误操程序能有效的防止操作者在按某个按钮，也有防止其它组的按钮误按而造成设备故障。　　

（4）防误操作梯形图

　　结束语

　　实践证明，PLC在六面顶压机改造中的应用是卓有成效的，所采用的数据处理功能使设计的监测及防误操作程序达到了预期的要求，PLC能在工况较恶劣的环境中使用，而不必过多考虑电压波动、电磁干扰，环境温度和湿度对它的影响，整个控制装置能稳定可靠的运行。