CFHI TECHNOLOGY
摘要：介绍某2400t 调试机械压力机的安全控制系统与安全功能方案。该控制系统使用罗克韦尔1756系列高性能安全PLC 作为控制器，罗克韦尔15寸触摸屏作为人机交互界面。同时配置急停按钮、安全光幕、滑块锁、安全桩、多功能报警柱灯、双手操作按钮等一系列安全装置，提高该压力机的安全性，确保模修人员的生命安全。此外，其控制系统采用LAD 语言编程，优化控制程序，既保证稳定性又易于维护。关键词：压力机；PLC ；安全控制中图分类号：TG305；TP273.5
文献标识码：B
文章编号：1673-3355（2020）05-0013-04
PLC-Based Safety Control System for Commissioning Presses Lan Shuai
Abstract:The paper describes the safety control system and safety function of a 2400t commissioning mechanical press.The control system uses Rockwell's 1756series high performance safety PLC as controller and Rockwell's 15-in touch screen as human-machine interface as well as a series of safety devices,such as emergency stop button,safety light curtain,slider lock,
safety pile,multi-function alarm post lamp,two-hand operation button,to protect the press and die repair p
ersonnel safe.The control system is programmed with LAD language and optimized for higher stability and easier maintenance.Key words:press ；PLC ；safety control
大型机械压力机自动化冲压线是目前汽车行
业的主流发展趋势，相比于原来的人工冲压生产线在生产效率、人工成本和安全性上都有明显优势。考虑到现在新车型开发越来越快，生产车型越来越多，为提高生产效率，减少整线压机的停机率，很多冲压车间也需要设置专门用于模具调试和维修的调试压力机。调试压力机虽然是单台设备，没有配置机器人等自动化设备，但是调试压力机的使用情况更加复杂，压机前后无封闭的防护围栏，模具维修和调试人员需要频繁进入压力机滑块下方作业。因此，调试压力机需要采取更加安全的措施来确保人员的安全。本文着重介绍某2400t 调试压力机的安全控制系统和主要安全功能。
1硬件配置
1.1系统组成
该2400t 调试压力机控制系统采用罗克韦尔Guardlogic1756-72S 安全PLC ，远程控制采用1734远程分站，操作界面采用罗克韦尔15寸HMI 面板[1]
。PLC 与远程1734分站、变频器、操作监控系统HMI 之间通过Ethernet 网络连接，以实现三者的实时
通讯（见图1）。这种通讯方式的优点为系统兼容性好，性能稳定，数据传输速度快，扩展能力强。
1.2PLC 安全控制系统
该调试压力机的控制系统采用安全PLC ，编程
1.天津一重电气自动化有限公司助理工程师，天津300457
基于PLC 的调试压力机安全控制系统
兰帅1
10.3969/j.issn.1673-3355.2020.05.013
一重技术
图2电动行走式滑块锁
图1网络配置图
时安全控制部分使用单独的安全程序，与普通控制程序不混用。配合双通道安全输入、输出模板和罗克韦尔系统自带的安全控制程序块，确保调试压力机安全功能的实现和可靠运行[2]。
2安全功能
2.1急停系统
急停系统分布设置在压力机的四个立柱、移动操作盘、上横梁和地坑的操作箱上。
急停系统的作用是无论压机在何种模式下运行，按下立即停止按钮，离合制动器立刻切断离合，滑块运动立即停止，但是飞轮不会停止转动，只有按下上横梁急停按钮（人员在上横梁巡查发现危险时），才会使飞轮和主电机停止转动。另外，地坑的急停装置负责停止地坑内各个泵站，一般在漏油时才操作，能有效减少油品的损失。
急停信号都是双通道连入安全PLC 的安全输入模板，当操作过急停按钮后必须先恢复按钮，再按下主操作盘上的急停复位键才能解除急停功能。2.2安全光幕
该调试压力机的前侧和后侧安装两套安全光幕，按“L ”型布置，用于保护压机操作者的人身安全。一旦有工作人员进入压力机滑块区域，安全光幕上的光电信号就会中断，压力机的离合器、模具夹紧器、工作台升降、安全栅门、模具自动化气源等动作会立即停止。
光幕的信号也双通道连入安全PLC 的安全输入模板，在程序里使用罗克韦尔的安全光幕专用安全模块。压力机前、后的安全光幕需要分别复位，当工作人员从压机前侧进入滑块时要在左前立柱的主操作箱上按下“前光幕复位”，而从压机后侧进入滑块要在右后立柱上按下"后光幕复位"，能有效防止因压机前后视线遮挡看不到对面人员而造成的意外伤害。2.3
滑块锁及其显示
滑块锁是一种能把滑块固定在上横梁本体上，防止滑块意外滑落的装置。目前的滑块锁主要有三种形式：在离合制动器里直接锁紧高速轴承，气动插销式，以及电动行走式。本文压力机的滑块锁紧系统为电动行走式（见图2）。该滑块锁必须在滑块停止在上死点时才能运行，通过电机带动
螺杆
上升或者下降，完成滑块的锁定与解锁。该滑块锁系
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debug灯
统的最大锁紧力达到1000kN，能有效防止滑块的
滑落，保护工作人员生命安全。
2.4安全桩
该压力机使用旋转式安全桩，分别安装在压力
机的右前和左后立柱上，这种安全桩的优点是移动
方便、省力。人员在进入模具区域前只需用手转动
安全桩，将其置于上、下模具之间，就能起到多级
保护的作用。维修完毕后再将安全桩旋转出滑块工
作区，只有当返回复位光电开关发出复位信号后滑
块才能运动。
2.5指示柱灯及声光报警系统
压力机的指示柱灯报警系统由四部分组成，分
别是压力机模式指示柱灯、工作台和安全栅门运行
指示柱灯、滑块锁紧状态指示柱灯和上横梁梯门打
开警示灯。
压力机模式指示柱灯负责提示操作者此时压机的运行模式，其中包括调整模式、换模模式、单次模式、自动模式。操作者通过柱灯了解压机的运行模式，防止误操作。另外，柱灯上还设有压机故障和报警指示灯，如果红指示灯闪亮，表示压机有故障，虽然不影响压机运行，但是需要在停机时进行检修。
两套工作台和安全栅门运行指示柱灯分别安装在压力机的左右两侧，用来指示工作台和安全栅门的工作状态。当设备运行时柱灯的黄指示灯会闪亮，同时响起音乐，提醒周围的人员小心工作台和安全栅门，避免磕碰或者挤压造成人身伤害。
滑块锁紧指示柱灯分别安装在右前和左后立柱上，考虑到调试压力机与整线冲压线的工作方式不同，模修人员在工作时需要频繁进入滑块下上、下模具之间工作，工作人员总会有忘记锁紧滑块锁的时候，为此由指示柱灯与滑块锁、安全光幕构成一个提醒模修人员进入滑块前先锁定滑块锁的系统。压机正常工作时，滑块锁打开，指示柱灯的红、绿指示灯熄灭，无报警声音；当滑块停止在上死点，滑块锁锁
紧滑块，指示柱灯红灯熄灭，绿灯常亮，无报警声音（见图3），表示处于安全状态，模修人员可以进入滑块区域工作；当滑块锁处于松开状态，模修人员忘记锁上滑块就进入滑块区域时，会遮挡安全光栅，绿指示灯熄灭，红指示灯闪亮，报警音乐响起，提醒该人员立即退至安全区域，待锁紧滑块锁后再进入。
上横梁梯门打开警示灯安装在压机上横梁梯子入口处，通过梯门上的接近开关连锁控制。一旦有人打开梯门进入上横梁，警示灯就会闪亮（见图
4），触摸屏上也会有报警，提示有人进入上横梁，需要确认没有危险才能开动主电机和运行滑块。
2.6离合器双通道控制
该调试压力机使用湿式离合制动器控制滑块运行，该离合制动器使用液压双联安全阀，离合器、制动器响应快，压机运行在90°时的紧急制动角小于26°，以确保设备生产时的安全。安全双联阀在控制上有以下的安全措施：
（1）安全双联阀必须同时得电，滑块才能运行，运行过程中有任意一个阀失电都会立即制动。
（2）双联阀的阀芯位置配有传感器，PLC可以检测到阀芯的实际位置并做逻辑判断，如果阀芯位
图3滑块锁紧指示柱灯
图4
上横梁梯门打开警示灯
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图5离合器双联阀接线图
图6双手操作按钮功能块
置与实际控制状态不符会立即报警停机。
（3）双联阀的控制通过软、硬件双重保护连锁。如果任何运行条件不满足，PLC 就会停止线圈输出；硬件上将急停正常输出的双继电器触点串接到控制双联阀的硬线里，如果急停按钮被按
下，直接切断双联阀的输出（见图5）。
（4）控制离合器运行的外部操作按钮均为双手
操作按钮，每个按钮上设有常开、常闭两组触点，只有同时按下两个操作按钮，并且每个按钮两组触点同时动作时，离合器双联阀才能输出。另外，这些输入点均为安全输入模块，控制逻辑使用罗克韦尔专用双手操作功能块（见图6），能有效防止误操作造成压机滑块运行的发生，保证人员和设备的安全[3]。
3结语
本文介绍的2400t 调试压力机已经投入使用，
各种安全功能使用正常，能确保操作者的安全。
参考文献
［1］颜全生，杜江.PLC 在压力机控制系统的应用[J].电气传动,2009
（3）:135-145.
［2］GB/T 16855.1-2008，机械安全控制系统有关安全部件第1部分:
设计通则[S].
［3］RockWell.LOGIX5000控制器通用指令参考手册[Z].2018.收稿日期：2020-03-17

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