孫洪強(qiáng) 杜載華 盧宇峰

（湖北三江航天萬(wàn)山特種車(chē)輛有限公司 湖北孝感）

一、問(wèn)題

某Y32-315型四柱液壓機(jī)（漢陽(yáng)縣第一機(jī)械廠制造）已服役30年。設(shè)備整體構(gòu)造見(jiàn)圖1，油泵啟動(dòng)后，液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓運(yùn)行，電磁換向閥控制改變液壓油流方向，實(shí)現(xiàn)滑塊快降、慢降、泄壓和回程等各種轉(zhuǎn)換。工作臺(tái)下油缸（頂出缸）連接4根頂料桿，頂料桿通過(guò)平臺(tái)小通孔伸出平臺(tái)。工件校平完成后升起滑塊，頂料桿將工件頂起，使之方便工件取出。按下退回按鈕，頂料桿下降至平臺(tái)以下，設(shè)備進(jìn)入下一工作循環(huán)準(zhǔn)備狀態(tài)。設(shè)備液壓原理見(jiàn)圖2，泵1和泵2同步啟停，電氣控制對(duì)象主要是三位四通換向閥兩側(cè)電磁鐵 YA1、YA2（控制滑塊油缸）和 YA3、YA4（控制頂料桿油缸），兩位四通換向閥電磁鐵YA5。

某次彎板校形時(shí)，設(shè)備出現(xiàn)未操作而頂料桿突然頂出的現(xiàn)象，檢查確認(rèn)是控制電路局部短路故障?？紤]到常規(guī)換件維修方法無(wú)法保證設(shè)備繼續(xù)可靠工作，為此保持設(shè)備原有機(jī)械和液壓部分構(gòu)造基本不變，通過(guò)升級(jí)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)，提高設(shè)備可靠性。

圖1 設(shè)備整體構(gòu)造

圖2 設(shè)備液壓原理（簡(jiǎn)化）

二、設(shè)備電氣控制系統(tǒng)改造

1.改造方案

（1）設(shè)備出廠設(shè)置調(diào)整（單次動(dòng)作按鈕點(diǎn)動(dòng)控制）、手動(dòng)（按鈕操作一次完成滑塊下行，回程須再按動(dòng)回程按鈕）和半自動(dòng)（按鈕操作一次自動(dòng)完成一個(gè)工藝動(dòng)作循環(huán)）等3種操作模式。由于設(shè)備的減速行程開(kāi)關(guān)、壓力繼電器和時(shí)間繼電器等器件已經(jīng)老化，電氣接線不完整且難恢復(fù)，手動(dòng)和半自動(dòng)模式已不能保證設(shè)備可靠工作；在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，該四柱液壓機(jī)只用于金屬板材校平。因此，設(shè)備改造后只保留調(diào)整模式，在滿足使用前提下，適當(dāng)簡(jiǎn)化設(shè)備構(gòu)造，去掉不可靠的工作部分，以保證安全。

（2）YA1～YA5 分別由繼電器KA1～KA5控制驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行動(dòng)作依次是滑塊下降、上升；頂料桿頂出、退回；滑塊下降加速。由于只保留調(diào)整模式，故采用MCS-51系列8位單片機(jī)，上述動(dòng)作由按鈕S1～S5操作，實(shí)現(xiàn)板材校形的單次點(diǎn)動(dòng)控制。考慮到滑塊快速下降比慢速下降的操作危險(xiǎn)性更大，故由S1單按鈕操作慢速下降，而快速下降則由雙按鈕S1+S5雙手操作控制。設(shè)備改造后的電氣控制系統(tǒng)見(jiàn)圖3。

圖3 設(shè)備改造后電氣控制

2.單片機(jī)控制電路硬件設(shè)計(jì)

選擇AT89S2051型單片機(jī)，控制電路原理見(jiàn)圖4，MCS-51單片機(jī)輸入輸出端口分配見(jiàn)表1。單片機(jī)P1口連接光電隔離器件，然后驅(qū)動(dòng)繼電器、信號(hào)燈（XD）及蜂鳴器（FM）的各種動(dòng)作（或顯示）。單片機(jī)工作采用DC 5V電源供電，經(jīng)過(guò)光電隔離后的繼電器等外圍電器采用DC 12 V電源供電。為確保設(shè)備工作可靠，控制所需DC 5 V和12 V由開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓裝置供電，液壓油泵啟動(dòng)由交流強(qiáng)電控制回路承擔(dān)。除XK1、XK2信號(hào)輸入單片機(jī)處理外，在強(qiáng)電回路另設(shè)與緊急停止開(kāi)關(guān)相串聯(lián)的上下極限開(kāi)關(guān)，形成強(qiáng)制斷電保護(hù)。

3.程序編制

圖4 單片機(jī)控制電路原理

表1 AT89S2051輸入輸出端口分配

使用C語(yǔ)言編程，包括初始化（口線說(shuō)明和變量定義）、讀入P3端口數(shù)據(jù)、輸出P1端口數(shù)據(jù)和故障監(jiān)控報(bào)警等功能程序。在硬件設(shè)計(jì)中雖然已擬定輸入輸出口線，但程序中不直接采用 P1.0、P3.7等口線名稱而采用自定義的助記符號(hào)變量，因此在初始化中要進(jìn)行變量定義。在輸入輸出數(shù)據(jù)運(yùn)算中，根據(jù)給定條件的結(jié)果值進(jìn)行判斷，用C語(yǔ)言中的開(kāi)關(guān)分支結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇輸出。為避免系統(tǒng)或外圍電路發(fā)生故障而不能正常工作，在程序中設(shè)置報(bào)警函數(shù)，使系統(tǒng)具有故障監(jiān)控功能，發(fā)現(xiàn)故障即自動(dòng)報(bào)警，控制流程見(jiàn)圖5，程序源代碼略。

設(shè)備改造后經(jīng)過(guò)1年多運(yùn)行，設(shè)備故障率降低，可靠性提高。

圖5 控制程序流程