基于自动化技术的压力机控制设计李学勤

基于自动化技术的压力机控制设计李学勤

李学勤

（济南迈特力科技集团有限公司山东济南250000）

摘要：在使用自动化系统控制产品的生产愈发普及的今天。传统的机械压力机一般采用手工控制，操作步骤繁琐，且人工操作精度不高，极大地影响了产品生产的效率和精度。现针对机械压力机控制系统的组成、滑块的控制设计、离合器的制动原理及控制设计进行了详细分析。

关键词：压力机；自动化；控制

本文将重点针对压力机的工作特点、滑块的控制设计、离合器的制动原理及控制设计进行详细分析。通过对方案的不断改进，实现了压力机自动控制的生产要求，使得压力机更加智能化，工艺水平得到了显著提升。

1系统的组成

压力机被广泛使用在车床加工过程中的弯曲、成型、切断等方面工艺，在对金属器件进行加工的过程中，如果想要改变金属器件的形状，就需要使用压力机来对于通过压力的世家来进行形状的改变。本文对滑块的研究以滑块的运动轨迹与停止位置为对象，通过智能传感器实时检测滑块的移动状况，采用迭代法对其进行有序的控制。对制动器的研究基于PID软控制原理，由角位移传感器实时检测开关磁阻电机的速度，实现对压力机的准确制动。压力机的离合器与制动器应该采用刚性闭锁的方式，工作时应按照设定的顺序准确动作。

2滑块控制系统

压力机进行锻压时负载一般表现出较强的冲击性，工作期间负载很大、峰值较高，锻压结束后大部分时间为空载运行。每一次锻压过程，压力机的滑块均由起始位置向下空程运动，锻压结束后空程返回到起始位置，我们可以通过分析该过程中电动机的转矩及时间，来重点分析滑块的运动特性。压力机是通过大型感应电动机中传动带动飞轮来形成其动力系统，因此其在锻压工作进行的过程中会产生较强冲击性的现象，压力机在投入生产后，具备工作负载量大等特性，因此，其在锻压之后的大部分时间在进行空载运行。在压力机锻压时，其滑块的运动模式都是从起点朝下进行空程来回移动，在锻压完成后再继续空程移动到始发位置。基于其运动规律，我们设定其在空程运动时的转矩和时间为x1与t1，设定其锻压时的转矩与时间为x2和t2，因此，其在进行锻压使转矩由x1向x2进行转换，电动机的运转速度也会随着转矩的变化为变化。启动压力机会给电于双联阀线圈，这时候气动系统会对气缸进行控制，来达到解除对制动器的制动，与此同时，离合器联结，皮带及齿轮传动带动滑块工作。压力机的传感器根据信号反射将滑块的位移情况传递到控制器，进而转变为数字信号，再根据具体情况判断是否需要继续操作，若需要的话应以事前安排完毕的程序进行对滑块控制的操作。在自控系统受到多种内外因素干扰的今天，提升控制精准程度就开始有了十分重要的意义。锻压活动作为一种不断重复的简单运动，通常情况下我们会通过辗转法来控制其运动路径。该方法需使用系统的输入及输出变量，两个变量的选取具有特定要求，前者为滑块运动实际与期望停止位置的电压差，后者为滑块位移传感器对应的线圈电压，我们可以得出公式:

其中电压Y作为输出变量，E作为输出变量，Kq为迭代因子数。

3制动器控制系统

制动控制技术具有十分关键的作用，工艺品的生产效率与合格率，也与制动效果成正比例关系。开关磁阻电动机调速系统与一般制动措施相比优势明显，它更大的调速范围以及更加节能环保的功能，显著提高了设备运行的稳定性。变频电机驱动系统的使用，会让制动器制动的同时，使摩擦带旁的开关伴随摩擦带逐渐贴近飞轮。摩擦片因为长久工作消耗逐渐磨损变薄时，当接近开关感应距离大于其与飞轮边缘的距离，这时开关可以正常向系统发出信号。若摩擦带磨损程度在正常范围之内，接近开关与飞轮边缘距离大于接近开关感应距离，这时候感应开关便无法向系统发出信号。系统在收集信号之后会在界面显示出警示，不仅会及时停止机器的运转，还会在下一次压力机启动的同时给予限制。新型的压力机与原有压力机相比，不仅可以最大程度上对制动器的主体结构实施保护，还可以提醒人们对磨损程度较重的摩擦带进行及时更换，不仅避免了高额的维修成本，也减少了维修的耗时。而且，在制动器上安装限位开关可以帮助防止压力机的误动。如果发生在电机启动之前限位开关位置不对的情况发生，系统就会对限位开关位置的信号进行收集与处理，在机器界面弹出警示的同时，并对电机的启动进行限制。如果在压力机运行的过程中制动器自身发生了故障，在这种情况下制动器上的阀门就会脱离限位开关的范围，导致制动器主动的对飞轮进行限制，这时限位开关就会发出报警信号，在系统的处理下，立刻对电机的运行进行制止。

本文针对该P2H-630型压力机采用PID软控制制动，其基本工作原理为:通过安装具备测量角位移功能的传感器对开关磁阻器的转速进行实时监测，并将采集的角位移信号传输给控制器进行模数转换。整个锻压的过程是连续的，但是应用时采用离散的时刻代替连续时间。使用变频调速驱动的系统，安装在摩擦带边上的接近开关会在制动器制动时随着摩擦带向飞轮靠近。在摩擦片处于正常磨损范围内时，制动器在紧贴飞轮制动情况下，接近开关与飞轮边缘的距离大于接近开关的感应距离，此时开关无法发出信号。当摩擦带由于长时间的磨损逐渐变得很薄后，在制动时，接近开关与飞轮边缘的距离就会小于接近开关的感应距离，此时接近开关会向压力机控制系统发出信号(接近开关安装位置即保护距离，可根据实际需要安装)，PLC接收到信号后经过处理在人机界面上发出报警显示，同时停机并限制压力机下次再次启动，避免损坏制动器主体结构。与现有技术相比，本实用新型可有效保护制动器的主体结构，提前更换掉过度损耗的摩擦带，防止其造成后期较大的维修费用和维修时间。

另外，安装于制动器上的安全限位开关可以起到防止误动作的作用。一种情况是在电机开动前，制动装置没有脱离完全(即限位开关没有被顶入)，通过限位开关采集到相关信号，经PLC处理，可在人机界面发出警告，并限制电机启动。另外一种情况是在电机运行过程中制动器自身故障(可能是控制制动器气路的电磁阀损坏等情况)，造成在这个时候制动器非正常去制动飞轮(即制动器上的销子脱离了安全限位开关)，通在发动机生产领域，我们通常以灰铸铁、铝合金、蠕墨铸铁来做缸盖材料。当前，柴油机通常使用蠕墨铸铁或灰铸铁，而汽油机则较多使用铝合金，市场上有少量小型柴油机也采用铝合金材料。铝合金导热性好，有利于提高压缩比，进而提高发动机效能。在节能环保理念的推动下，人们对汽车发动机的节能减排要求不断提高，驱使着包括缸盖在内的汽车发动机材料不断优化。以前，柴油机四气门缸盖气门间裂纹的情况时有发生，后来随着蠕墨铸铁的应用推广，这一问题得到了良好的解决。

在缸盖加工领域，由于灰铸铁、铝合金、蠕墨铸铁三种材质的特性不同，其加工效率也不同。就加工效率而言，三种材过限位开关发出信号，经PLC处理，立刻停运电机。

4结语

综上所述，本文对压力机控制系统所涉及的自动化控制技术的积极作用进行了细致分析，并且改良设计后的滑块控制及制动器控制系统，也最大化程度的提升了其自动化水平，且为其他机械提供了一定的参考。

参考文献:

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[2]赵磊,邵振荣,朱霖,赵菲.基于自动化技术的压力机控制设计[J].机电信息,2016(21):100-101.

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