一种热模锻压力机控制系统的制作方法

本发明涉及一种压力机，特别涉及一种热模锻压力机。

背景技术：

控制系统采用三菱品牌Q03UDE系列高端PLC构架而成，压力机相关数据信号的采集采用了CC-LINK通讯模式。此电控系统对客户生产现场及连线设备要求较高，容易有干扰现象产生，压力机采集的信号误检测导致机床停机保护，这就要求控制系统需进一步提升。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种热模锻压力机控制系统，解决现场通信时变频器容易收到干扰的问题，提高压力机生产效率。

本发明的目的是这样实现的：一种热模锻压力机控制系统，包括电机控制单元、PLC控制单元以及电源控制单元；

所述电机控制单元包括接在三相电源上的主电机、调模电机、输送带电机、润滑油电机以及多功能电力表，所述主电机经变频器、电抗器、断路器QF2接在三相电源上，所述多功能电表输出交流220V电源；

所述PLC控制单元包括PLC本机单元、压力模拟量模块、吨位模拟量模块、温度模拟量模块、Mod-bus模块、开关量检测模块；所述压力模拟量模块上连接有平衡缸压力传感器、制动器压力传感器、离合器压力传感器，所述吨位模拟量模块上连接有吨位仪，所述温度模拟量模块上连接有温度传感器，所述Mod-bus模块上连接有电子凸轮，电子凸轮上安装有角度编码器，电子凸轮与封高显示单元相连，封高显示单元上连接有位移传感器，封高显示单元与变频器相连，PLC本机单元上连接有触摸屏，开关量检测模块输入端接收开关量输入信号，开关量检测模块输出端输出控制信号给执行元件；

所述电源控制单元包括变压器，变压器的前端接交流380V电源，变压器的后端输出交流220V电压，作为交流220V电源，变压器的后端连接有交流220V插座、光电保护装置、标高灯以及直流24V电源转换电路。

作为本发明的进一步限定，所述变频器选用汇川MD290系列变频器，PLC控制单元选用三菱FX3U系列单片机。

作为本发明的进一步限定，所述变频器与PLC经两路信号相连，一路通过RS485信号线与Mod-bus模块相连，另一路通过双绞线与PLC相连；所述调模电机经热继电器FR1、接触器常开触点KM1-1、接触器常开触点KM2-1、断路器QF3接在三相电源上，接触器常开触点KM1-1、接触器常开触点KM2-1分别控制调模电机正、反转。

作为本发明的进一步限定，所述PLC本机单元的X000-X053端子用以输入主操作信号，PLC本机单元的X054-X055端子用以输入控制反馈信号，PLC本机单元的X056-X077端子用以输入油路检测信号，PLC本机单元的Y00-X07端子用以输出电机控制信号，PLC本机单元的Y10-X25端子用以输出电磁阀控制信号，PLC本机单元的Y26-X35端子用以输出压力机至机械手信号，PLC本机单元的Y40-X52端子用以输出指示灯信号，PLC本机单元的Y60-X61端子用以输出主电机正反转信号；

主操作信号具体为：

PLC本机单元的X000端子经常开按钮SB1接直流24V电源负极，用以控制主电机启动；

PLC本机单元的X001端子经常闭按钮SB2接直流24V电源负极，用以控制主电机停止；

PLC本机单元的X002端子、X003端子经常开控制开关SA2接直流24V电源负极，用以控制主电机正反转；

PLC本机单元的X004端子经常开控制开关SA3接直流24V电源负极，用以控制主电机高低速；

PLC本机单元的X005端子经常开控制开关SA4接直流24V电源负极，用以控制调模电机调节允许操作；

PLC本机单元的X006端子经常开按钮SB3接直流24V电源负极，用以控制调模电机上升；

PLC本机单元的X007端子经常开按钮SB4接直流24V电源负极，用以控制调模电机下降；

PLC本机单元的X010端子经常开控制开关SA5接直流24V电源负极，用以控制举模器开关；

PLC本机单元的X011端子经常开控制开关SA6接直流24V电源负极，用以控制上夹模开关；

PLC本机单元的X012端子经常开控制开关SA7接直流24V电源负极，用以控制下夹模开关；

PLC本机单元的X013端子经常开控制开关SA8接直流24V电源负极，用以控制换模确认；

PLC本机单元的X014端子、X015端子先经选择按钮SB5再经常开控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制双手按钮A；

PLC本机单元的X016端子、X017端子先经选择按钮SB6再经常开控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制双手按钮B；

PLC本机单元的X020端子经串联的按钮开关SF、控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制脚踏开关；

PLC本机单元的X021端子经光电保护开关FLE接直流24V电源负极，用以控制光电保护；

PLC本机单元的X022 、X023 、X024、 X025 、X026端子经常开控制开关SA10接直流24V电源负极，用以实现压力机功能选择；

PLC本机单元的X030端子经常开按钮SB7接直流24V电源负极，用以控制高保气缸单动动作；

PLC本机单元的X031端子经常开按钮SB8接直流24V电源负极，用以控制离合器控制阀单动动作；

PLC本机单元的X032端子经常开按钮SB9接直流24V电源负极，用以控制制动器控制阀单动动作；

PLC本机单元的X033端子经常开按钮SB10接直流24V电源负极，用以控制复位动作；

PLC本机单元的X034端子经常开按钮SB11接直流24V电源负极，用以控制电动稀油气路润滑动作；

PLC本机单元的X035端子经常开按钮 SB12接直流24V电源负极，用以控制电动稀油高速轴润滑动作；

PLC本机单元的X036端子经常开按钮SB13接直流24V电源负极，用以控制电动稀油齿轮润滑动作；

PLC本机单元的X037端子经常开按钮SB14接直流24V电源负极，用以控制电动浓油主机润滑动作；

PLC本机单元的X040端子经常开控制开关SA11接直流24V电源负极，用以控制喷雾电源；

PLC本机单元的X041端子经常开控制开关SA12接直流24V电源负极，用以控制输送带电源；

PLC本机单元的X042端子经常开按钮SB15接直流24V电源负极，用以控制连续预置操作；

PLC本机单元的X043端子经常开按钮SB16接直流24V电源负极，用以控制连续停止操作；

PLC本机单元的X044-X51端子用以控制主电机急停、静停操作；

PLC本机单元的X052端子经行程开关SQ1接直流24V电源负极，用以控制模高上限；

PLC本机单元的X053端子经行程开关SQ2接直流24V电源负极，用以控制模高下限。

作为本发明的进一步限定，所述电源控制单元包括经断路器QF12接在交流380V三相电源上的变压器，变压器输出交流220V电压，所述直流24V电源转换电路设置有两组，一组直流24V电源转换电路输出端接有工作指示灯HL2、EL1、EL2、EL3、EL4；另一组直流24V电源转换电路输出端接有指示灯HL1和触摸屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

（1）可编程控制器采用了FX3U系列中端PLC，压力机所有外部开关量信号的采集均直接接入到本机单元中，平衡缸、制动器、离合器压力传感器模拟量值接入到压力检测功能模块中，吨位仪4组通道模拟量值接入到吨位检测功能模块中，机身、连杆、高速轴部位的温度传感器模块量接入温度检测功能模块中，电子凸轮、模高显示、变频器采用MODBUS专用通讯电缆接入到Mod-bus功能模块中，压力机所有执行元件通过中间继电器过渡接入到本机单元输出模块中，由于该控制系统摒弃了CC-LINK通讯模式，开关量信号、温度、气压、吨位仪模拟量信号等抗干扰能力得到了提升，且对客户的电源及现场环境要求降低，适用性更强，三菱PLC从Q03UDE系列高端系列改为FX3U中端系列，远程功能模块改为本地功能模块，降低了成本，整机性价比更高。

（2）PLC与变频器采用了双回路控制，1为外部控制，通过PLC的输出模块给变频器发出正转、反转、启动、停止信号，电机可以匀速工作；2为通讯控制，通过MODBUS通讯，将触摸屏与PLC连接，PLC与变频器，在触摸屏中可以根据工况需要设定变频器频率，精度高达0.1Hz，主电机无级调速工作；单1外部控制，变频器工作频率为模拟量输入，设定不精确；单2通讯控制，当通讯受到干扰时，变频器工作不稳定，外部操作无法控制，存在安全隐患，本发明方案既解决了变频器设定的精确性又保证了外部操作的安全性。

（3）吨位仪数据处理控制集成在PLC及触摸屏中，设置更简单，显示更清晰，吨位仪4组通道模拟量值接入到吨位检测功能模块中，4组通道模拟量的传感器分别安装于压力机4处喉口立柱内侧，实时检测压力机冲裁力的变化， PLC通过内部程序对采集的数据进行处理，经过RS232通讯方式将数据在触摸屏中实时显示出来，可以一目了然的清楚机床各部位的承受压力；同时客户可以根据工况设定每通道的报警值，例如左前立柱报警值设定为200T，当压力机工作一次后，检测到左前立柱的测量值为220，大于左前立柱的报警值200时，压力机立即停止工作，并压力机左前立柱部位的报警红色指示灯亮，方便客户立即找到故障部位并检修，增强了人机的柔性化操作。本发明可用于热模锻生产工艺中。

附图说明

图1为本发明控制原理框图。

图2为本发明控制原理线路图。

图3为本发明中电机控制单元原理图。

图4为本发明中PLC本机单元原理图一。

图5为本发明中PLC本机单元原理图二。

图6为本发明中PLC本机单元原理图三。

图7为本发明中PLC本机单元原理图四。

图8为本发明中电源控制单元原理图。

具体实施方式

如图1-8所示的一种热模锻压力机控制系统，包括电机控制单元、PLC控制单元以及电源控制单元；

电机控制单元包括接在三相电源上的主电机、调模电机、输送带电机、润滑油电机以及多功能电力表，主电机经变频器、电抗器、断路器QF2接在三相电源上，多功能电表输出交流220V电源，变频器选用汇川MD290系列变频器；

PLC控制单元包括PLC本机单元、压力模拟量模块、吨位模拟量模块、温度模拟量模块、Mod-bus模块、开关量检测模块；压力模拟量模块上连接有平衡缸压力传感器、制动器压力传感器、离合器压力传感器，吨位模拟量模块上连接有吨位仪，温度模拟量模块上连接有温度传感器，Mod-bus模块上连接有电子凸轮，电子凸轮上安装有角度编码器，电子凸轮与封高显示单元相连，封高显示单元上连接有位移传感器，封高显示单元与变频器相连，PLC本机单元上连接有触摸屏，开关量检测模块输入端接收开关量输入信号，开关量检测模块输出端输出控制信号给执行元件，变频器与PLC经两路信号相连，一路通过RS485信号线与Mod-bus模块相连，另一路通过双绞线与PLC相连；调模电机经热继电器FR1、接触器常开触点KM1-1、接触器常开触点KM2-1、断路器QF3接在三相电源上，接触器常开触点KM1-1、接触器常开触点KM2-1分别控制调模电机正、反转，PLC控制单元选用三菱FX3U系列单片机，PLC本机单元的X000-X053端子用以输入主操作信号，PLC本机单元的X054-X055端子用以输入控制反馈信号，PLC本机单元的X056-X077端子用以输入油路检测信号，PLC本机单元的Y00-X07端子用以输出电机控制信号，PLC本机单元的Y10-X25端子用以输出电磁阀控制信号，PLC本机单元的Y26-X35端子用以输出压力机至机械手信号，PLC本机单元的Y40-X52端子用以输出指示灯信号，PLC本机单元的Y60-X61端子用以输出主电机正反转信号；

主操作信号具体为：

PLC本机单元的X000端子经常开按钮SB1接直流24V电源负极，用以控制主电机启动；

PLC本机单元的X001端子经常闭按钮SB2接直流24V电源负极，用以控制主电机停止；

PLC本机单元的X002端子、X003端子经常开控制开关SA2接直流24V电源负极，用以控制主电机正反转；

PLC本机单元的X004端子经常开控制开关SA3接直流24V电源负极，用以控制主电机高低速；

PLC本机单元的X005端子经常开控制开关SA4接直流24V电源负极，用以控制调模电机调节允许操作；

PLC本机单元的X006端子经常开按钮SB3接直流24V电源负极，用以控制调模电机上升；

PLC本机单元的X007端子经常开按钮SB4接直流24V电源负极，用以控制调模电机下降；

PLC本机单元的X010端子经常开控制开关SA5接直流24V电源负极，用以控制举模器开关；

PLC本机单元的X011端子经常开控制开关SA6接直流24V电源负极，用以控制上夹模开关；

PLC本机单元的X012端子经常开控制开关SA7接直流24V电源负极，用以控制下夹模开关；

PLC本机单元的X013端子经常开控制开关SA8接直流24V电源负极，用以控制换模确认；

PLC本机单元的X014端子、X015端子先经选择按钮SB5再经常开控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制双手按钮A；

PLC本机单元的X016端子、X017端子先经选择按钮SB6再经常开控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制双手按钮B；

PLC本机单元的X020端子经串联的按钮开关SF、控制开关SA9接直流24V电源负极，用以控制脚踏开关；

PLC本机单元的X021端子经光电保护开关FLE接直流24V电源负极，用以控制光电保护；

PLC本机单元的X022 、X023 、X024、 X025 、X026端子经常开控制开关SA10接直流24V电源负极，用以实现压力机功能选择；

PLC本机单元的X030端子经常开按钮SB7接直流24V电源负极，用以控制高保气缸单动动作；

PLC本机单元的X031端子经常开按钮SB8接直流24V电源负极，用以控制离合器控制阀单动动作；

PLC本机单元的X032端子经常开按钮SB9接直流24V电源负极，用以控制制动器控制阀单动动作；

PLC本机单元的X033端子经常开按钮SB10接直流24V电源负极，用以控制复位动作；

PLC本机单元的X034端子经常开按钮SB11接直流24V电源负极，用以控制电动稀油气路润滑动作；

PLC本机单元的X035端子经常开按钮 SB12接直流24V电源负极，用以控制电动稀油高速轴润滑动作；

PLC本机单元的X036端子经常开按钮SB13接直流24V电源负极，用以控制电动稀油齿轮润滑动作；

PLC本机单元的X037端子经常开按钮SB14接直流24V电源负极，用以控制电动浓油主机润滑动作；

PLC本机单元的X040端子经常开控制开关SA11接直流24V电源负极，用以控制喷雾电源；

PLC本机单元的X041端子经常开控制开关SA12接直流24V电源负极，用以控制输送带电源；

PLC本机单元的X042端子经常开按钮SB15接直流24V电源负极，用以控制连续预置操作；

PLC本机单元的X043端子经常开按钮SB16接直流24V电源负极，用以控制连续停止操作；

PLC本机单元的X044-X51端子用以控制主电机急停、静停操作；

PLC本机单元的X052端子经行程开关SQ1接直流24V电源负极，用以控制模高上限；

PLC本机单元的X053端子经行程开关SQ2接直流24V电源负极，用以控制模高下限；

电源控制单元包括变压器，变压器的前端接交流380V电源，变压器的后端输出交流220V电压，作为交流220V电源，变压器的后端连接有交流220V插座、光电保护装置、标高灯以及直流24V电源转换电路，电源控制单元包括经断路器QF12接在交流380V三相电源上的变压器，变压器输出交流220V电压，直流24V电源转换电路设置有两组，一组直流24V电源转换电路输出端接有工作指示灯HL2、EL1、EL2、EL3、EL4；另一组直流24V电源转换电路输出端接有指示灯HL1和触摸屏。

本发明控制过程如下：

三相电源回路：三相电源接入塑壳断路器，经塑壳断路器保护后，通过多功能表的电流互感器接入漏电保护器，经过漏电保护，接入至交流电抗器（电流互感器信号接入多功能表），通过交流电抗器来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，阻止来自电网的干扰，然后接入变频器，通过变频器的控制，最后接入三相异步电机。

控制回路：可编程控制器中RS485端口通过专用电缆引至电子凸轮控制器的A与B端子，然后通过专用电缆串联至封高显示器的A与B端子，最后专用电缆串联至变频器的A与B端子；可编程控制器中RS232端口通过专用电缆引至触摸屏RS232端口；可编程控制器的输出端采用多股铜芯线引至变频器的多功能输入端；平衡缸压力传感器、制动器压力传感器、离合器压力传感器通过专用电缆引至可编程控制器FX3U-4AD-ADP模拟量模块；吨位仪的四组通道模拟量值通过专用电缆引至可编程控制器FX3U-4AD-ADP模拟量模块；测温仪的六组模拟量值通过专用电缆引至可编程控制器FX3U-4AD-PT-ADP模拟量温度模块；开关量输入信号通过多股铜芯线引至可编程控制器的输入端；可编程控制器的输出端通过多股铜芯线引至各执行元件。

工作原理：压力机三相电源通电后，塑壳断路器通电，交流电抗器通电，变频器三相电源端通电，可编程控制器通电，先检查RS485和RS232通讯正常；然后通过触摸屏显示监测平衡缸压力传感器、制动器压力传感器、离合器压力传感器、吨位仪、测温仪模拟量值是否正常，再检查可编程控制器输入端的开关量输入信号是否正常。先通过RS485通讯，可编程控制器将触摸屏中电机工作频率设定数值传送给变频器，再按压“电机启动”按钮，可编程控制器输入端通过检测开关量输入信号“电机正反转”钥匙钮、“电机停止”按钮，确认电机可以正常工作，给出电机启动信号至变频器多功能输入端，三相异步电机启动；然后压按“双手运行”按钮，可编程控制器输入端检测到运行启动信号后，通过可编程控制器的内部程序控制，输出端接通先接通制动器控制，当行程开关检测制动器脱开到位后，发出信号给可编程控制器输入端，再通过可编程控制器的内部程序控制，输出端接通离合器控制，滑块从上死点向下直线运动，当电子凸轮检测到刹车角度到时，发出信号给可编程控制器输入端，可编程控制器的内部程序控制，先断开离合器，滑块停止运行，再断开制动器，进行制动动作，滑块停于压力机上死点位置。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。