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壓力機(jī)的安全PLC保護(hù)設(shè)想

文檔作者：劉民張波文檔來源：四川省東方輝煌機(jī)電儀有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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應(yīng)用·交流——壓力機(jī)的安全PLC保護(hù)設(shè)想 機(jī)床電器2012．1
壓力機(jī)的安全PLC保護(hù)設(shè)想
劉 民，張波 (I~lJil省東方輝煌機(jī)電儀有限責(zé)任公司，610213)
摘要：壓力機(jī)屬于機(jī)械工業(yè)量大面廣的工作母機(jī)，適用于落料、沖孔、剪切、折彎等加工，由于國內(nèi)目前壓力機(jī)設(shè)
備普遍沒有配置齊全的安全裝置，加之我國現(xiàn)有沖壓工藝及裝備水平還比較低，由此，送料、卸料等工作基本上都是
由操作者手工完成。
針對壓力機(jī)設(shè)備使用中存在的安全問題，本文提出了使用安全PLC控制壓力機(jī)的設(shè)想。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)；安全PLC；設(shè)想
中圖分類號：TM301．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—0420(2012)ol一0052—02
0 引言
20世紀(jì)90年代以來，隨著五金、家電、汽車、摩托
車、玩具、儀器儀表等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使用廠商對壓
力機(jī)設(shè)備自動化要求越來越高，加之我國壓力機(jī)相關(guān)
安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，要求壓力機(jī)產(chǎn)品既能滿足安全
性、可靠性，又要保證靈活性和易維護(hù)性。這就對壓力
機(jī)的安全保護(hù)元器件正確、合理的設(shè)計及選擇提出了
新的要求。
在國外一些發(fā)達(dá)國家，安全功能在壓力機(jī)產(chǎn)品上
的應(yīng)用已十分普遍，達(dá)不到相應(yīng)安全等級的壓力機(jī)產(chǎn)
品不能投產(chǎn)；而另外一些國家則是依靠高額的事故賠
償金來強(qiáng)制生產(chǎn)廠家實現(xiàn)和滿足產(chǎn)品的安全性能。與
之相比，我國目前還處于起步階段，很多有一定潛在危
險性的壓力機(jī)產(chǎn)品由于沒有完善的安全保護(hù)措施而成
為工廠事故頻發(fā)的重要因素之一。在全國鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化
會議上再次提及壓力機(jī)產(chǎn)品“強(qiáng)制性”安全標(biāo)準(zhǔn)的推
行，由此，壓力機(jī)產(chǎn)品的安全性能正受到各方面越來越
高的重視。
1 壓力機(jī)的安全性組成方式
壓力機(jī)的安全性能主要由機(jī)械安全防護(hù)和電氣安
全控制兩方面組成。機(jī)械安全防護(hù)主要通過使用安全
柵欄或機(jī)械結(jié)構(gòu)的聯(lián)鎖來實現(xiàn)，而電氣安全控制系統(tǒng)最
為關(guān)鍵，它必須提供一種性能高度可靠的安全保護(hù)手
段，最大限度地避免壓力機(jī)的不安全因素的存在，防止
惡性事故的發(fā)生。電氣安全控制系統(tǒng)在開車、停車出現(xiàn)
一52 一
工藝擾動時，以及正常維護(hù)操作期間對壓力機(jī)提供安全
保護(hù)。一旦設(shè)備本身出現(xiàn)故障，或由于人為原因而導(dǎo)致
危險時，系統(tǒng)應(yīng)立即做出反應(yīng)并發(fā)出控制信號，使設(shè)備
安全停車，以阻止危險的發(fā)生或事故的擴(kuò)散。
2 壓力機(jī)的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的壓力機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要有：繼電器一接
觸器控制系統(tǒng)；單片機(jī)(工控機(jī))控制系統(tǒng)；常規(guī)PLC
控制系統(tǒng)。
2．1 繼電器一接觸器控制系統(tǒng)
繼電器一接觸器控制系統(tǒng)主要由控制按鈕、各種
轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、接觸器組成，很容易實現(xiàn)壓力機(jī)的
簡單控制功能，但當(dāng)控制要求較高時，控制線路變得十
分復(fù)雜，接線繁瑣，安裝維護(hù)都十分不便。
2．2 單片機(jī)(工控機(jī))控制系統(tǒng)
當(dāng)壓力機(jī)的控制要求較高、動作規(guī)范較多、檢測元
件較多時，使用單片機(jī)(工控機(jī))控制系統(tǒng)能很好地克
服繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的缺點，但其對使用環(huán)境
條件要求較高，同時編程需要專門的開發(fā)工具，有一定
的局限性，所以目前一般不使用這種控制方式。
2．3 常規(guī)PLC控制系統(tǒng)
常規(guī)PLC控制系統(tǒng)在壓力機(jī)控制的應(yīng)用上有明
顯的優(yōu)勢，它既繼承了繼電器一接觸器控制系統(tǒng)和單
片機(jī)(工控機(jī))控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時又彌補(bǔ)了其不
足，所以目前在壓力機(jī)控制系統(tǒng)中使用十分普遍，其結(jié)
構(gòu)框圖見圖1。但當(dāng)多臺壓力機(jī)構(gòu)成自動生產(chǎn)線時，
機(jī)床電器2012．1 應(yīng)用·交流——壓力機(jī)的安全PLC保護(hù)設(shè)想
因其不具備冗余功能，所以安全性很難得到保證。
圖1 常規(guī)PLC結(jié)構(gòu)
3 壓力機(jī)的安全PLC控制系統(tǒng)概述
電氣安全控制系統(tǒng)，應(yīng)由安全輸入信號(即安全功
能，如緊急停止信號、安全門信號等)、安全控制模塊
(如安全繼電器、安全PLC)、和被控元件(如主接觸
器、電磁閥等)等部分組成。
隨著安全PLC的出現(xiàn)并逐漸得到廣泛的應(yīng)用，將
其應(yīng)用于壓力機(jī)的控制系統(tǒng)中，特別是由多臺壓力機(jī)
構(gòu)成的自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，其安全性和可靠性得
到極大的提高。
安全可編程控制器(安全PLC)的CPU采用冗余
的多處理器結(jié)構(gòu)。各個處理器之間相互監(jiān)控，一旦出
現(xiàn)不一致，立刻使控制器處于安全狀態(tài)，并且發(fā)出報警
信息；同時，安全可編程控制器對內(nèi)部的RAM、
EPROM、輸入輸出寄存器等元件進(jìn)行實時監(jiān)控，并且
采用特殊的測試脈沖對輸入信號和輸出被控元件進(jìn)行
檢測，一旦出現(xiàn)任何不安全隱患，控制器立刻切換至安
全保護(hù)狀態(tài)。其安全總線適用于大型、離散式的安全
控制系統(tǒng)。其原理是在現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上，
采用了一系列的時間檢測、地址檢測、連接檢測和CRC
冗余校驗等措施，達(dá)到較高的安全等級。安全PLC是
上世紀(jì)末出現(xiàn)的產(chǎn)品，其優(yōu)點是可編程性能強(qiáng)，使用安
全總線能實現(xiàn)高要求的安全控制。安全PLC的結(jié)構(gòu)
示意圖見圖2。
圖2 安全PLC結(jié)構(gòu)
安全PLC可以簡便地實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系，通過
安全總線可以將分散在現(xiàn)場的安全輸入信號通過一根
電纜集中至主站進(jìn)行控制。
對于安全功能在數(shù)十個以上、或者大部分的安全
功能都離散分布的現(xiàn)場，可編程安全PLC系統(tǒng)和安全
總線系統(tǒng)可以使復(fù)雜的安全控制變得簡便、清晰。
在大型沖壓生產(chǎn)線中，安全PLC都有成功的應(yīng)用案
例。通常，一條沖壓流水線分為涂油、沖壓、剪切、折彎
等幾個工作過程。每個過程都設(shè)計有2扇沖程門和若
干的緊急停止按鈕；外圍還需要有安全光柵保護(hù)換模
區(qū)域；此外沖壓設(shè)備中還有大量的安全信號(比如上死
點、閥信號等)需要接人安全控制系統(tǒng)，并且以復(fù)雜的
邏輯關(guān)系貫穿于整個安全控制回路。在這種情況下，
可編程安全繼電器和安全總線系統(tǒng)是最為合適的解決
方案。
4 結(jié)束語
而今，進(jìn)口的壓力機(jī)設(shè)備，一般都具有較高的安全
等級，而多數(shù)國產(chǎn)壓力機(jī)設(shè)備，也大都配備了安全繼電
器和安全PLC等構(gòu)成的安全控制系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)過
程中的安全性。隨著“安全生產(chǎn)”理念的深入，安全控
制系統(tǒng)在壓力機(jī)產(chǎn)品中必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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京：機(jī)械工業(yè)出版社．2009．
[2] 韓兵．PLC編程和故障排除[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版
社，2009．
收稿日期：2011—12—16
(上接第51頁)
參考文獻(xiàn)：
[1] 鄭銘芳．低壓電器選用維修手冊(第2版)[M]．北京：
機(jī)械工業(yè)出版社．
[2] 張冠生．常用低壓電器及其應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)
出版社．
[3] GB／T14048．1低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則[S]．
[4] GB14048．4低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓機(jī)電式接觸
器電動機(jī)起動器[S]．
收稿日期：2011—11—04
作者簡介：袁雪峰(1968一)，女，現(xiàn)從事裝配現(xiàn)場工藝工作。
一53 —

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