基于PLC的多冲碰撞试验机控制系统的研制

　　0　引　言

　　工程中有许多零部件在多次冲击碰撞载荷下失效,常见的如发动机进排气门、各类往复式泵阀以及各种冲击机械中的对碰件等。对多次碰撞工况进行模拟试验,探讨多碰条件下零部　　件的疲劳失效行为、规律、机理和影响等因素,寻求有效的控制方法来提高其使用寿命,降低生产成本,提高系统的可靠性和安全性,有着重要的意义。

　　针对目前缺少专用多碰试验机的现状,研制了一台新型多冲碰撞试验机。多冲碰撞试验机包括机械部分、液压部分和控制部分,机械液压部分工作原理如图1所示。图1中,当电磁换向阀4处于右位时,高压液压油进入插装阀6右腔压开阀芯进入液压缸,提升活塞使弹簧11压缩并使冲头16蓄能。此时插装阀5由于右腔通入液压油而阀芯无法打开。当电磁换向阀4处于左位时,插装阀6左右两腔都通入高压液压油,阀芯无法打开。此时插装阀5右腔通油箱,左腔通液压缸高压油,阀芯打开,液压缸和油箱接通,弹簧势能迅速释放,压力油回到油箱,从而实现冲头的一次碰撞。

　　本文研制了一套基于PLC的多冲碰撞试验机控制系统。根据碰撞试验机工作的需要,控制系统应满足的要求是: (1)碰撞频率的控制与上油、卸荷时间占空比的调节; (2)碰撞次数的计数与溢出后停机; (3)出现工件砸飞等异常工作状况时对机器的保护。

　　1　控制系统硬件设计

　　该控制系统的硬件设计是以三菱FX1S-10MT型号的PLC为核心,表1是PLC输入输出点数的分配情况。硬件设计是控制功能能够实现的基础,主要包括控制电磁阀的硬件设计;下限位控制的硬件设计;计数显示及其停机控制的硬件设计。

　　电磁阀的脉宽调制输出控制,如图2所示Y0在电磁阀回路上起到开合作用。Y0断开,电磁阀释放,Y0闭合,电磁阀吸合。调节Y0断开、闭合的时间就可对电磁阀进行脉宽调制输出控制。

　　如图1中的光电限位开关14与PLC的输入点X3、输入公共端COM相连。因为连接板12、活塞杆13、重块16和冲头17是刚性连接,所以当冲头砸飞试件时,冲头接触到工作台,连接板会挡下光电开关,光电开会短时间闭合一次,输入继电器X3也闭合一次然后断开。

　　计数显示及其停机控制的硬件设计,计数显示采用SC-09通信电缆将计算机和PLC相连接并进行通信,碰撞次数通过计算机的CRT屏幕现场显示出来;停机控制要让电磁阀和电动机都能停止工作,如图2,Y0断开,电磁阀YV停止工作, Y1断开,电动机停机。

2　控制系统软件设计

　　控制系统的软件设计是在硬件设计的基础上进行的,软硬结合使得控制系统的控制功能得以实现。该控制系统的硬件核心是PLC,所以该控制系统的软件设计就是PLC梯形图的设。根据多冲碰撞试验机的特点和设计要求,梯形如图3所示,主要包括:对电磁阀的脉宽调制输出控制软件设计;下限位控制和电机停机控制软件设计;计数显示及其停机控制软件设计。