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摘要：多层压机是一种具有中密度厚板的生产线上所装备的一个及其重要的设备，它直接对所生产的中密度厚板的质量产生影响。多层压机大多是采用了常规电气仪表和现场仪表进行控制，在生产过程中不但产生故障的几率较高，而且生产的压力、热压时间等多项参数设置也极为不便，但通过装备PLC控制技术之后，则能将过程中出现的所有问题很好的解决掉。
关键词：PLC 多层压机 控制系统
1、工艺要求及原理简介
设备布置为10 层装板机→10 层热压机→10 层卸板机。
这种多层压力的内部结构一般有10层，当设备的装板机装载完10块毛坯板之后，装板机中的推板器以及将毛坯板直接推入了压机内，与此同时压机已经将压制完毕的中密度厚板推出到卸板机之中，推动到位之后，推板器退回，压机再迅速的提升。在这个过程中，热压板在碰到提升限制位置后，触碰到开关，动力转变为加压，在加压压力达到工艺所要求的第一个压力值的时候，控制加压的电磁阀立即断开，进入第一个保持压力的时间段，在这个时间段内设定有压力上下限度，当压力下降到下限值时，电磁阀立即通电进行充压，冲压达到上限值之后又立即断开，停止加压；在第一个阶段完成之后就进行第二加压，当加压的压力达到了设定值时，电磁阀立即断开，在第二个保持压力时间段内，也对保压设置有上下限值，其运行过程与第一个保压时间段完全一样；在第二个保压时间段结束之后则立即进入第三个卸压放气的阶段，设备的压力值一直降低到零时，热压板开始下降，下降到设定位置之后，压机就完成了一次完整的压板过程，在这个时间段内，只要装板机完成毛坯板推入后，就会自动开始下一次压板循环。
2、控制系统
多层压机的控制系统由一台触摸屏和一个控制站组成。触摸屏采用台湾eView公司的MT508S 型； 控制站由Siemens 公司S7- 300 系列的中规模PLC 插件组成。控制站有自己的CPU 和内存， 当触摸屏出现异常情况时所设置好已下载到PLC 中的参数不会受到影响，压机能继续保持正常运转。
3、系统的控制过程设计及编程
3.1 系统配置
控制站的核心是Siemens 公司的CPU312C 可编程序控制器， 根据压机及装、卸板机的现场I/O 点数， 输入模块选用两个32 点的数字量模块、一个16 点的数字量模块， 输出模块选用两个32 点的数字量模块， 模拟量模块选用一个2 路输入端的模块， 压力传感器与模拟量模块之间采用四线制连接， 且压力传感器转换的信号为4～20mA 电流信号。
3.2 通讯设置
在设置触摸屏系统参数时， PLC 类型选SiemensS7/300 PC adapter， 波特率设置为9600， 通讯口的类型为RS- 232， 奇效验， 数据位设置为8， 停止位设置为1；用STEP7 编写程序时必须创建数据块DB10， 因为触摸屏需通过DB10 与S7- 300 PLC 交换数据。
3.3 压机热压时间和压力的控制设置
①压机的时间压力曲线： 时间和压力参数在数据块DB10 中描述如图 2 所示。当DB10 创建完后， 各参数的地址就已确立下来，各压力值和热压时间均在触摸屏上设置， 根据不同的板厚设置不同的参数， 并下载到PLC。
②蓄能器的压力控制： 压机开始工作前， 蓄能器的压力充压到其上限值P6_ACC_UPPER， 压机快速提升时， 控制蓄能器的电磁阀得电打开， 压机快速提升， 当蓄能器的压力小于 其充压下限值P7_ACC_LOWER时， 蓄能器自动充压， 到上限值则停止充压， 等待下一次压机快速提升。
③压机压力控制： 当板坯进入压机后， 压机开始提升， 此时控制蓄能器的电磁阀得电打开， 压机快速提升， 当碰到快速转中速开关时， 控制蓄能器的电磁阀断电， 压机中速提升， 当碰到中速转慢速开关时， 油路中参与加压的一个电磁阀断电， 压机慢速提升同时加压。
P_CURRENT≥P1_1 时， 加压电磁阀断开， 同时进入第一个保压时间T1；
P_CURRENT≤P1_2 时， 充压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P1_3 时， 充压电磁阀断开；
P_CURRENT≤P1_4 时， 充压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P1_5 时， 充压电磁阀断开， 保压时间T1 完后补压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P2_1 时， 补压和充压电磁阀断开，同时进入第二个保压时间T2；
P_CURRENT≤P2_2 时， 充压电磁阀得电。
第二个保压时间T2 完后压机卸压， 卸压电磁阀得电。
P_CURRENT≤P4_1 时， 进入放气时间T3；
P_CURRENT≤P4_2 时， 进入放气时间T4；
P_CURRENT≤P4_3 时， 进入放气时间T5。
当P_CURRENT≤P5 时， 压机横梁下降， 完成一次压板。
3.4 模拟量处理
西门子编程软件STEP 7 有一专用功能块FC105用来进行模拟量处理， 压力传感器检测的压力范围为0～40MPa。在OB1 中调用FC10 后， 将转换后的数字量移到DB10 中。
3.5 压力曲线
压力变化曲线可以通过触摸屏的趋势图实时地显示出来， 操作工可以随时监控压力的变化情况。
3 压力机控制系统应用
压力机控制系统的应用是由触摸屏的画面进行操作。画面的设计是在改造系统中重要的一部分。
在按照一定权限的前提下，才能对压力机的数据进行修改。在修改过程中只有对机床凸轮，编码器参数设定，模具数据等进行参数设定才能进行修改。
（1）在不同角度对机床凸轮编码器进行测定时，与其相对的部件的参数有所不同。
在对模具进行修改参数时，可以按照设置中的修改记录和示教功能的指示进行所需要进行的修改。当有一个新的参数时，可以将它添加进修改记录中。点击画面上的示教按钮后，可以在该示教程序的指导下进行操作，进而提高生产效率。
（2）模具数剧使根据模具数据列表、模具数据管理等来进行设定。各个机床可以用型号各异的模具来冲压，各个模具的冲压需要在不同的工业数据参数的环境下进行。因而每台模具的更换都要在各自需求得的数据进行设置。需要数据设置的包括滑块气垫压力调节，、轮编码器、下气垫压力等。
4 应用效果
某厂在2007 年底， 压力机改造、更新完成。经过一个多月的试生产， 不断对系统的参数调整和修改， 使控制系统可以正常的进行生产。经过半年的生产运行， 压力机控制系统的自动化程度大大提高。
（1） 建立了压力机各个控制部件参数库和模具参数的数据库。将所有的参数可以集中管理， 分权使用， 提高了压力机和模具的调整效率， 安全性也有一定的提高。
（2）利用网络技术将生产任务及各道工位的生产情况实现网络化的生产调度系统， 压力机系统可以进行通信， 实现远程控制和监视， 能动态实时观察压力机工作状态。
（3） 由触摸屏对压力机进行控制， 用图表和菜单的方式进行操作， 大大提高了工作效率， 降低了操作难度。
4、结束语
通过在压机中运用PLC控制系统进行装备运用，从而能够实现对多层压机所有的参数进行集中监控和管理的模式，中密度厚板的质量也大大提高，最大可能防止人为操作所造成的损失，从而提高了压机设备的运行稳定，降低了整个生产线的操作难度，受到行业领域的好评和欢迎。
关键词：PLC 多层压机 控制系统
1、工艺要求及原理简介
设备布置为10 层装板机→10 层热压机→10 层卸板机。
这种多层压力的内部结构一般有10层，当设备的装板机装载完10块毛坯板之后，装板机中的推板器以及将毛坯板直接推入了压机内，与此同时压机已经将压制完毕的中密度厚板推出到卸板机之中，推动到位之后，推板器退回，压机再迅速的提升。在这个过程中，热压板在碰到提升限制位置后，触碰到开关，动力转变为加压，在加压压力达到工艺所要求的第一个压力值的时候，控制加压的电磁阀立即断开，进入第一个保持压力的时间段，在这个时间段内设定有压力上下限度，当压力下降到下限值时，电磁阀立即通电进行充压，冲压达到上限值之后又立即断开，停止加压；在第一个阶段完成之后就进行第二加压，当加压的压力达到了设定值时，电磁阀立即断开，在第二个保持压力时间段内，也对保压设置有上下限值，其运行过程与第一个保压时间段完全一样；在第二个保压时间段结束之后则立即进入第三个卸压放气的阶段，设备的压力值一直降低到零时，热压板开始下降，下降到设定位置之后，压机就完成了一次完整的压板过程，在这个时间段内，只要装板机完成毛坯板推入后，就会自动开始下一次压板循环。
2、控制系统
多层压机的控制系统由一台触摸屏和一个控制站组成。触摸屏采用台湾eView公司的MT508S 型； 控制站由Siemens 公司S7- 300 系列的中规模PLC 插件组成。控制站有自己的CPU 和内存， 当触摸屏出现异常情况时所设置好已下载到PLC 中的参数不会受到影响，压机能继续保持正常运转。
3、系统的控制过程设计及编程
3.1 系统配置
控制站的核心是Siemens 公司的CPU312C 可编程序控制器， 根据压机及装、卸板机的现场I/O 点数， 输入模块选用两个32 点的数字量模块、一个16 点的数字量模块， 输出模块选用两个32 点的数字量模块， 模拟量模块选用一个2 路输入端的模块， 压力传感器与模拟量模块之间采用四线制连接， 且压力传感器转换的信号为4～20mA 电流信号。
3.2 通讯设置
在设置触摸屏系统参数时， PLC 类型选SiemensS7/300 PC adapter， 波特率设置为9600， 通讯口的类型为RS- 232， 奇效验， 数据位设置为8， 停止位设置为1；用STEP7 编写程序时必须创建数据块DB10， 因为触摸屏需通过DB10 与S7- 300 PLC 交换数据。
3.3 压机热压时间和压力的控制设置
①压机的时间压力曲线： 时间和压力参数在数据块DB10 中描述如图 2 所示。当DB10 创建完后， 各参数的地址就已确立下来，各压力值和热压时间均在触摸屏上设置， 根据不同的板厚设置不同的参数， 并下载到PLC。
②蓄能器的压力控制： 压机开始工作前， 蓄能器的压力充压到其上限值P6_ACC_UPPER， 压机快速提升时， 控制蓄能器的电磁阀得电打开， 压机快速提升， 当蓄能器的压力小于 其充压下限值P7_ACC_LOWER时， 蓄能器自动充压， 到上限值则停止充压， 等待下一次压机快速提升。
③压机压力控制： 当板坯进入压机后， 压机开始提升， 此时控制蓄能器的电磁阀得电打开， 压机快速提升， 当碰到快速转中速开关时， 控制蓄能器的电磁阀断电， 压机中速提升， 当碰到中速转慢速开关时， 油路中参与加压的一个电磁阀断电， 压机慢速提升同时加压。
P_CURRENT≥P1_1 时， 加压电磁阀断开， 同时进入第一个保压时间T1；
P_CURRENT≤P1_2 时， 充压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P1_3 时， 充压电磁阀断开；
P_CURRENT≤P1_4 时， 充压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P1_5 时， 充压电磁阀断开， 保压时间T1 完后补压电磁阀得电；
P_CURRENT≥P2_1 时， 补压和充压电磁阀断开，同时进入第二个保压时间T2；
P_CURRENT≤P2_2 时， 充压电磁阀得电。
第二个保压时间T2 完后压机卸压， 卸压电磁阀得电。
P_CURRENT≤P4_1 时， 进入放气时间T3；
P_CURRENT≤P4_2 时， 进入放气时间T4；
P_CURRENT≤P4_3 时， 进入放气时间T5。
当P_CURRENT≤P5 时， 压机横梁下降， 完成一次压板。
3.4 模拟量处理
西门子编程软件STEP 7 有一专用功能块FC105用来进行模拟量处理， 压力传感器检测的压力范围为0～40MPa。在OB1 中调用FC10 后， 将转换后的数字量移到DB10 中。
3.5 压力曲线
压力变化曲线可以通过触摸屏的趋势图实时地显示出来， 操作工可以随时监控压力的变化情况。
3 压力机控制系统应用
压力机控制系统的应用是由触摸屏的画面进行操作。画面的设计是在改造系统中重要的一部分。
在按照一定权限的前提下，才能对压力机的数据进行修改。在修改过程中只有对机床凸轮，编码器参数设定，模具数据等进行参数设定才能进行修改。
（1）在不同角度对机床凸轮编码器进行测定时，与其相对的部件的参数有所不同。
在对模具进行修改参数时，可以按照设置中的修改记录和示教功能的指示进行所需要进行的修改。当有一个新的参数时，可以将它添加进修改记录中。点击画面上的示教按钮后，可以在该示教程序的指导下进行操作，进而提高生产效率。
（2）模具数剧使根据模具数据列表、模具数据管理等来进行设定。各个机床可以用型号各异的模具来冲压，各个模具的冲压需要在不同的工业数据参数的环境下进行。因而每台模具的更换都要在各自需求得的数据进行设置。需要数据设置的包括滑块气垫压力调节，、轮编码器、下气垫压力等。
4 应用效果
某厂在2007 年底， 压力机改造、更新完成。经过一个多月的试生产， 不断对系统的参数调整和修改， 使控制系统可以正常的进行生产。经过半年的生产运行， 压力机控制系统的自动化程度大大提高。
（1） 建立了压力机各个控制部件参数库和模具参数的数据库。将所有的参数可以集中管理， 分权使用， 提高了压力机和模具的调整效率， 安全性也有一定的提高。
（2）利用网络技术将生产任务及各道工位的生产情况实现网络化的生产调度系统， 压力机系统可以进行通信， 实现远程控制和监视， 能动态实时观察压力机工作状态。
（3） 由触摸屏对压力机进行控制， 用图表和菜单的方式进行操作， 大大提高了工作效率， 降低了操作难度。
4、结束语
通过在压机中运用PLC控制系统进行装备运用，从而能够实现对多层压机所有的参数进行集中监控和管理的模式，中密度厚板的质量也大大提高，最大可能防止人为操作所造成的损失，从而提高了压机设备的运行稳定，降低了整个生产线的操作难度，受到行业领域的好评和欢迎。