隨著電控系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，電氣操作系統(tǒng)要求越來(lái)越靈活、方便、可靠。原PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)場(chǎng)的需要，它的主要缺點(diǎn)是各開(kāi)關(guān)量與主機(jī)連線多，所以造成故障點(diǎn)多，故障排除困難不易維修。現(xiàn)場(chǎng)總線彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷。而且現(xiàn)場(chǎng)總線是一種用于智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放式，數(shù)字化雙向串行，多節(jié)點(diǎn)的通訊的總線。現(xiàn)場(chǎng)總線使用數(shù)字通訊的方式取代設(shè)備的模擬量和開(kāi)關(guān)量的信號(hào)。隨著其開(kāi)放性的不斷擴(kuò)大和成本的不斷降低，必然會(huì)成為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中的一種主流技術(shù)。目前現(xiàn)場(chǎng)總線也已經(jīng)在機(jī)械壓力機(jī)上開(kāi)始得到應(yīng)用。 

　　1 機(jī)械壓力機(jī)的基本工作原理 

　　機(jī)械壓力機(jī)的基本工作原理：是將主飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)曲軸轉(zhuǎn)變成滑塊相對(duì)工作臺(tái)的直線上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，飛輪是靠電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，滑塊的直線上下運(yùn)動(dòng)是靠飛輪上的離合器來(lái)控制運(yùn)行和停止，離合器是靠電磁閥控制氣源通斷來(lái)控制。離合器由剎車(chē)盤(pán)和結(jié)合盤(pán)組成，根據(jù)壓力機(jī)的噸位和設(shè)計(jì)廠家不同，離合器的種類也有所不同。離合器工作時(shí)是將剎車(chē)盤(pán)打開(kāi)，結(jié)合盤(pán)結(jié)合來(lái)帶動(dòng)曲軸使滑塊動(dòng)作的，這就是機(jī)械壓力機(jī)的行程動(dòng)作。剎車(chē)閥比結(jié)合閥打開(kāi)早0.02秒。剎車(chē)與結(jié)合盤(pán)分別由兩個(gè)電磁閥控制，電磁閥是靠PLC內(nèi)部程序滿足條件輸出來(lái)控制。另外還有保證機(jī)械壓力機(jī)正常工作的凸輪系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，液壓保護(hù)系統(tǒng)，平衡器系統(tǒng)，微動(dòng)系統(tǒng)，裝模高度調(diào)整系統(tǒng)，氣墊系統(tǒng)以及移動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)等必要或不必要的功能。 

　　2 現(xiàn)場(chǎng)總線在機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)中的作用 

　　1）利用信息技術(shù)及數(shù)字信號(hào)通信技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度； 

　　2）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸可靠、信息響應(yīng)快速、抗干擾能力增強(qiáng)； 

　　3）具有自動(dòng)診斷、故障顯示功能； 

　　4）更好地滿足控制系統(tǒng)信息集成的要求； 

　　5）總線節(jié)點(diǎn)具有良好的防護(hù)等級(jí)，可以直接安裝于現(xiàn)場(chǎng)； 

　　6）系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試更加靈活方便、控制性能大幅度提高； 

　　7）系統(tǒng)綜合成本大幅度減少； 

　　8）減少了壓力機(jī)因?yàn)镻LC與各開(kāi)關(guān)量連線過(guò)多引起的故障。 

　　3現(xiàn)場(chǎng)總線在機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法 

　　總體來(lái)說(shuō)除電柜外機(jī)械壓力機(jī)另有4個(gè)需要集中控制的節(jié)點(diǎn)，位置分別在上橫梁，滑塊（動(dòng)梁），操作站，地下室（油箱）。所以總線配置思路就是在電柜配置主站電柜站，在上橫梁配置橫梁分站和電子凸輪編碼器站，在滑塊配置滑塊分站和裝模高度編碼器站，在操作站配置操作站分站，在地下室配置油箱分站。一般情況下一個(gè)主站六個(gè)分站。分站的配置一般采用最近原則（信號(hào)采集元件及執(zhí)行元件離哪個(gè)分站最近就由哪個(gè)分站控制），才能最大限度降低干擾，節(jié)約成本，達(dá)到最優(yōu)效果。 

　　1）電柜站配置 

　　考慮到各分站位置的可利用空間有限，大功率器件的電源輸出一般配置在電柜站（包括主電機(jī)，微動(dòng)電機(jī)，滑塊調(diào)整電機(jī)，油箱泵站電機(jī)，移動(dòng)工作臺(tái)電機(jī)以及油箱加熱電阻）。電柜站PLC組成包括的處理器單元，總線通訊單元，輸入單元，輸出單元以及特殊單元。 

　　處理器單元主要作用是按照配置的工作程序處理整機(jī)的輸入及輸出信號(hào)，所以選型時(shí)要考慮整機(jī)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，特殊單元的作用及數(shù)量，是否使用其他終端（如觸摸屏），編制程序文件的大小，與總線單元是否兼容等因素；總線通訊單元主要作用是與各分站的通訊單元實(shí)現(xiàn)總線通訊；輸入單元的主要作用是采集各電源保護(hù)開(kāi)關(guān)的反饋信號(hào)，主電機(jī)控制器的開(kāi)關(guān)量反饋信號(hào)等信號(hào)；輸出單元主要作用是輸出各大功率器件控制器的開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)；特殊單元依照功能采集或輸出模擬量信號(hào)等特殊信號(hào)。總線通訊單元，輸入單元，輸出單元及特殊單元的選型要與處理器單元兼容。 

　　2）橫梁站配置 

　　橫梁站的作用主要是采集主電機(jī)溫度和轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，潤(rùn)滑系統(tǒng)開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)，飛輪制動(dòng)限位反饋信號(hào)，離合器結(jié)合剎車(chē)電磁氣閥狀態(tài)反饋信號(hào)等輸入信號(hào)，輸出離合器結(jié)合剎車(chē)電磁氣閥執(zhí)行信號(hào)，飛輪制動(dòng)電磁氣閥執(zhí)行信號(hào)等執(zhí)行信號(hào)。根據(jù)需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)及特殊信號(hào)選用合適的輸入輸出單元及特殊單元。 

　　3）電子凸輪編碼器站配置 

　　采用單圈絕對(duì)值編碼器作為一個(gè)分站，主要作用是負(fù)責(zé)采集曲柄轉(zhuǎn)角的角度信號(hào)，作為電子凸輪，以便在相應(yīng)的角度實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作（如單次行程，上死點(diǎn)，下死點(diǎn)等）。選型時(shí)要考慮兼容性。 

　　4）滑塊站配置 

　　滑塊站的主要作用是采集液壓保護(hù)壓力繼電器開(kāi)關(guān)信號(hào)，液壓保護(hù)卸荷開(kāi)關(guān)信號(hào)，裝模高度調(diào)整過(guò)扭矩開(kāi)關(guān)信號(hào)和上下限位信號(hào)，上模夾緊器到位開(kāi)關(guān)信號(hào)（或壓力繼電器）等輸入信號(hào)；輸出上模夾緊器動(dòng)作執(zhí)行等信號(hào)。根據(jù)需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)選用合適的輸入輸出單元。 

　　5）裝模高度編碼器站配置 

　　采用多圈絕對(duì)值編碼器作為一個(gè)分站，主要作用是負(fù)責(zé)采集滑塊裝模高度的數(shù)據(jù)，一邊在相應(yīng)的高度實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能（如裝模高度上下軟限位，裝模高度自動(dòng)調(diào)整，高度數(shù)值顯示等）。選型時(shí)要考慮兼容性。 

　　6）操作站分站配置 

　　主要作用是采集操作面板上各按鈕開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，移動(dòng)工作臺(tái)各行程開(kāi)關(guān)及接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，安全栓開(kāi)關(guān)信號(hào)，光電保護(hù)裝置開(kāi)關(guān)信號(hào)，移動(dòng)按鈕站開(kāi)關(guān)信號(hào)等輸入信號(hào)；輸出面板上各指示燈執(zhí)行信號(hào)。根據(jù)需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)選用合適的輸入輸出單元。 

　　7）油箱分站配置 

　　主要作用是采集潤(rùn)滑與液壓保護(hù)等液壓系統(tǒng)壓力繼電器開(kāi)關(guān)信號(hào)，油箱油位和溫度開(kāi)關(guān)信號(hào)，平衡氣缸和氣墊氣壓系統(tǒng)壓力傳感器開(kāi)關(guān)信號(hào)或模擬量信號(hào)等輸入信號(hào)；輸出液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)電磁閥執(zhí)行信號(hào)；根據(jù)需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)及特殊信號(hào)選用合適的輸入輸出單元及特殊單元。 

　　8）程序的設(shè)計(jì)和編寫(xiě)應(yīng)在硬件選配前根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作需求完成，完成程序的設(shè)計(jì)后，根據(jù)需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，程序文件的大小，特殊信號(hào)的處理等內(nèi)容選配硬件。 

　　9）硬件選型完成后根據(jù)PLC和總線各單元及執(zhí)行元件的情況設(shè)計(jì)接線圖紙，要注意預(yù)留備用線和備用點(diǎn)。 

　　10）總線通訊電纜和終端電阻要嚴(yán)格按照所選品牌型號(hào)的要求執(zhí)行，建議采用原廠配套的總線電纜和終端電阻。 

　　11）硬件安裝及接線完成后，使用編程PC及相應(yīng)的配置軟件連接PLC總線通訊單元配置總線組態(tài)，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置主站和分站地址編號(hào)（與各分站通訊單元的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置一致），分配各分站輸入輸出點(diǎn)數(shù)；連接PLC處理器單元，下載程序文件。 

　　12）準(zhǔn)備調(diào)試階段再次檢查程序及接線，杜絕程序及接線失誤導(dǎo)致的短路等危害發(fā)生。 

　　13）調(diào)試階段，試驗(yàn)壓力機(jī)的各種動(dòng)作，對(duì)程序及接線進(jìn)行為微調(diào)整。 

　　4 存在的問(wèn)題及改善措施 

　　4.1 問(wèn)題點(diǎn) 

　　出現(xiàn)總線報(bào)警，故障代碼顯示從站沒(méi)有連接上。 

　　原因分析： 

　　1）由于壓力機(jī)震動(dòng)大，總線與耦合器連接點(diǎn)松動(dòng)； 

　　2）總線通訊電纜有斷點(diǎn)。 

　　改進(jìn)措施： 

　　1）在從站箱體與壓力機(jī)之間加防震墊，加強(qiáng)從站模塊的緊固裝置； 

　　2）加強(qiáng)電纜的外層保護(hù)。 

　　4.2 問(wèn)題點(diǎn)：時(shí)而出現(xiàn)總線故障 

　　原因分析： 

　　1）總線電纜選擇不正確，可能距離遠(yuǎn)而線徑過(guò)小； 

　　2）終端電阻不穩(wěn)定。 

　　改進(jìn)措施： 

　　1）根據(jù)距離選擇較粗的通訊電纜，保證終端電壓24V，網(wǎng)絡(luò)通訊速率為125kb/s； 

　　2）選擇品質(zhì)優(yōu)良的金屬膜終端電阻。 

　　5 結(jié)論 

　　在機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，不但提高了壓力機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、擴(kuò)展性，而且降低了安裝調(diào)試周期及維修成本，減少了故障的發(fā)生率，不但滿足了壓力機(jī)的使用要求，而且使其控制系統(tǒng)得以大大的提高，也使得維修安裝人員的技術(shù)得到了提高。