一、概述 機(jī)械式壓力機(jī)，俗稱(chēng)沖床，是通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、從而對(duì)坯料進(jìn)行成形加工的鍛壓機(jī)械。 為了保證滑塊在沖壓時(shí)有足夠的壓力，一般要求滑塊必須停止于上死點(diǎn)位置。同時(shí)，因?yàn)樵阱憠哼^(guò)程中滑塊產(chǎn)生的作用力非常大，所以機(jī)械式壓力機(jī)工作時(shí)，必須保證工作人員身體的任何一個(gè)部位都不可以接近壓力機(jī)工作區(qū)。為避免危險(xiǎn)動(dòng)作可能造成的人身傷害，在機(jī)械壓力機(jī)的周?chē)ǔ?huì)裝有各種安全設(shè)備，如：雙手操作臺(tái)、安全光幕、腳踏開(kāi)關(guān)等，由這些安全設(shè)備發(fā)出的指令來(lái)控制壓力機(jī)。 歐標(biāo)EN692和機(jī)標(biāo)JB3350-93都要求對(duì)壓力機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控。該類(lèi)監(jiān)控傳統(tǒng)上可以采用施耐德專(zhuān)用XPS安全模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常一個(gè)安全模塊能監(jiān)控一個(gè)安全功能。壓力機(jī)的安全監(jiān)控必須使用多個(gè)模塊，導(dǎo)致排線繁復(fù)，安裝不便，故障排除困難。施耐德新推出的XPSMC系列安全控制器可以同時(shí)監(jiān)控多種安全功能的，其一體化的解決方案大大簡(jiǎn)化了壓力機(jī)制造商的安全應(yīng)用。 二、XPSMC簡(jiǎn)介 [align=center] 圖1：XPM CS[/align] XPSMC系列安全控制器可同時(shí)監(jiān)控多種安全功能，帶有16或32個(gè)輸入，8個(gè)獨(dú)立的安全輸出（6個(gè)固態(tài)安全輸出+2×2個(gè)繼電器輸出）。 與機(jī)械式壓力機(jī)相關(guān)的主要的安全功能有： • 上死點(diǎn)安全停止及超行程監(jiān)控 • 曲軸制動(dòng)角（制動(dòng)時(shí)間）監(jiān)控 • 雙手控制監(jiān)控 • 安全光幕檢測(cè) • 雙聯(lián)安全閥監(jiān)控 • 斷軸監(jiān)控等 三、壓力機(jī)的基本原理 在介紹機(jī)械式壓力機(jī)安全解決方案之前，我們有必要了解其基本工作原理。 如下圖所示，壓力機(jī)通過(guò)與凸輪相連的硬桿，將飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。 [align=center] 圖2：壓力機(jī)原理圖[/align] 　　其中： 　　TDC：上死點(diǎn)，壓力機(jī)的停止點(diǎn)。 　　BDC：下死點(diǎn)。 凸輪正轉(zhuǎn)（順時(shí)針）時(shí)，滑塊就在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間來(lái)回動(dòng)作。停止命令給出后，要求滑塊必須停止于上死點(diǎn)（最多超程量為上圖中所示的S）。 四、XPSMC的安全監(jiān)控功能 XPSMC安全控制器通過(guò)2個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)的限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)曲軸的整個(gè)工作周期、保證壓力機(jī)滑塊停在一個(gè)非危險(xiǎn)的位置。我們分步解析如下： 1）在接近停止周期的最后階段，連桿的上端在到達(dá)A點(diǎn)后，XPSMC即啟動(dòng)停止行程，機(jī)構(gòu)緩緩動(dòng)作，最后在到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)完全停止。在上死點(diǎn)之后，允許的最大超程角度為10º。XPSMC能立刻檢測(cè)出超程情況的發(fā)生。此時(shí)必須選擇單次模式使模塊回到上死點(diǎn)處，同時(shí)，禁止下一個(gè)周期的啟動(dòng)。 2）監(jiān)控連桿機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期運(yùn)行中的危險(xiǎn)階段。當(dāng)連桿的上端位于上死點(diǎn)（0º）和C點(diǎn)（約TDC后的150º）之間，如果安全光幕監(jiān)測(cè)任何對(duì)工作區(qū)的入侵，XPSMC控制器即時(shí)給出停止命令，使壓力機(jī)立刻停止運(yùn)行。若停止命令在安全點(diǎn)（C點(diǎn)）之后給出，壓力機(jī)則完成此次下壓并回到上死點(diǎn)。 如下圖所示，凸輪的幾個(gè)關(guān)鍵位置由限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)，凸輪片1與限位開(kāi)關(guān)OTS相連；凸輪片2與限位開(kāi)關(guān)UN相連（出于安全考慮，限位開(kāi)關(guān)必須位于不同的凸輪片上）。 [align=center] 圖3：控制凸輪示意圖[/align] 其中： 1 停止區(qū)域 2 危險(xiǎn)區(qū)域（滑塊下壓時(shí)） 3 非危險(xiǎn)區(qū)域（滑塊上行時(shí)） S 允許的超程量 A 觸發(fā)停止命令點(diǎn) B 超過(guò)允許超程量的臨界點(diǎn)（若在B點(diǎn)以后下達(dá)停止命令，壓力機(jī)將被鎖?。? C 接受點(diǎn)，一旦連桿上端超過(guò)此點(diǎn)，它就會(huì)完成此次下壓周期并且最后停止在上死點(diǎn)。 五、基于XPSMC的機(jī)械壓力機(jī)的安全解決方案 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的安全需要，XPSMC提供了以下四種預(yù)制的操作模式：調(diào)整模式、單次模式、連續(xù)模式和連續(xù)自動(dòng)模式。 需要說(shuō)明的是，在這四個(gè)模式中，啟動(dòng)命令都是由雙手操作臺(tái)給出。而停止命令既可能由雙手操作臺(tái)給出，也有可能和其它的安全產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)，如： 安全光幕、安全門(mén)等。 ①調(diào)整模式 在此模式下，OTS、UN、PSV1和PVS2（閥狀態(tài)檢測(cè)傳感器）都不起監(jiān)控作用。閥的輸出僅和雙手控制臺(tái)按鈕的狀態(tài)有關(guān)，無(wú)論此時(shí)滑塊處于什么位置，都有： 當(dāng)雙手控制臺(tái)的兩個(gè)蘑菇頭按鈕同時(shí)被按下并保持按下?tīng)顟B(tài)時(shí)，閥的輸出為高電平，表現(xiàn)為滑塊運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)有一個(gè)蘑菇頭按鈕松開(kāi)或兩個(gè)蘑菇頭按鈕都松開(kāi)的時(shí)候，閥的輸出為低電平，表現(xiàn)為滑塊靜止。 ②單次模式 在此模式下，壓力機(jī)只能完成一次下壓過(guò)程，而不能連續(xù)下壓兩次。閥的輸出不僅和雙手控制臺(tái)的按鈕狀態(tài)有關(guān)，同時(shí)也受限位開(kāi)關(guān)OTS、UN的控制： 當(dāng)雙手控制臺(tái)的兩個(gè)蘑菇頭按鈕同時(shí)被按下并保持按下?tīng)顟B(tài)時(shí)，閥的輸出為高電平，表現(xiàn)為滑塊運(yùn)動(dòng)； 一旦壓力機(jī)完成了一次下壓的過(guò)程，無(wú)論按鈕松開(kāi)與否，只要OTS限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪1的A1點(diǎn)或UN限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪2的A2點(diǎn)（從未觸發(fā)狀態(tài)到觸發(fā)狀態(tài)）時(shí)，即啟動(dòng)停止行程，閥的輸出為低電平，表現(xiàn)為滑塊緩慢停止運(yùn)行，最后停止于上死點(diǎn)（TDC）處。 當(dāng)雙手控制臺(tái)的兩個(gè)按鈕都被松開(kāi)、輸入復(fù)位后再次同時(shí)被按下時(shí)，則滑塊重復(fù)上述過(guò)程。 ③連續(xù)模式 在此模式下，閥的輸出不僅和雙手控制臺(tái)的按鈕狀態(tài)有關(guān)，同時(shí)也受限位開(kāi)關(guān)OTS、UN的控制： 當(dāng)雙手控制臺(tái)的兩個(gè)蘑菇頭按鈕同時(shí)被按下并保持按下?tīng)顟B(tài)時(shí)，伐的輸出為高電平，表現(xiàn)為滑塊運(yùn)動(dòng)，壓力機(jī)連續(xù)不斷地進(jìn)行下壓工作； 當(dāng)有一個(gè)蘑菇頭按鈕松開(kāi)或兩個(gè)蘑菇頭按鈕都松開(kāi)時(shí)，伐的輸出仍為高電平，壓力機(jī)完成此次下壓過(guò)程。當(dāng)OTS限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪1上的A1點(diǎn)（或UN限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪2上的A2點(diǎn)）時(shí)，伐的輸出由高點(diǎn)平轉(zhuǎn)為低電平，表現(xiàn)為滑塊逐漸停止運(yùn)動(dòng)，最后停止于上死點(diǎn)處。 輸入復(fù)位后、雙手控制臺(tái)的兩個(gè)按鈕再次被同時(shí)按下時(shí)，滑塊重復(fù)上述過(guò)程。 ④連續(xù)自動(dòng)模式 在此模式下，閥的輸出受以下三個(gè)因素影響： 　　- 雙手控制臺(tái)的按鈕； 　　- 限位開(kāi)關(guān)OTS、UN狀態(tài)； 　　- 其它安全保護(hù)裝置的狀態(tài)。 其運(yùn)行規(guī)律為： 當(dāng)雙手控制臺(tái)的兩個(gè)蘑菇頭按鈕同時(shí)被按下后（無(wú)論保持按下?tīng)顟B(tài)或是松開(kāi)），閥的輸出為高電平，表現(xiàn)為滑塊運(yùn)動(dòng)，壓力機(jī)連續(xù)不斷地進(jìn)行下壓工作； （1）當(dāng)連桿頂端位于B點(diǎn)和C點(diǎn)之間時(shí)，人為按下停止按鈕或其它安全保護(hù)裝置被觸發(fā)（如安全光幕的光束被阻斷），閥的輸出立刻變?yōu)榈碗娖?，壓力機(jī)被鎖住并且下一個(gè)周期也被禁止，表現(xiàn)為滑塊立刻停止動(dòng)作。 （2） 當(dāng)連桿頂端位于C點(diǎn)和A點(diǎn)之間時(shí)，人為按下停止按鈕或其它安全保護(hù)裝置被觸發(fā)，壓力機(jī)將完成此次下壓過(guò)程，當(dāng)OTS限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪1上的A1點(diǎn)（或UN限位開(kāi)關(guān)到達(dá)凸輪2上的A2點(diǎn)）時(shí)，伐的輸出由高點(diǎn)平轉(zhuǎn)為低電平，滑塊逐漸停止運(yùn)動(dòng)，最后停止于上死點(diǎn)處。 輸入復(fù)位后、雙手控制臺(tái)的兩個(gè)按鈕再次被同時(shí)按下時(shí)，滑塊重復(fù)上述過(guò)程。 [align=center] 圖4：連續(xù)自動(dòng)模式時(shí)序圖 圖5：XPSMC壓力機(jī)應(yīng)用硬件方案 圖6：XPSMC壓力機(jī)應(yīng)用軟件方案[/align]