ＭＸ加工中心液足油路泄漏監(jiān)控設(shè)計
2016-7-28 來源： 安微理工大學(xué)研究生 作者：陶高群
液壓油作為控制軌道移動、工件的裝夾以及刀具的加緊裝置動作的重要介質(zhì)。為滿保液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證ＭＸ加工中也、在化體生產(chǎn)線上的有效工作。對液壓系統(tǒng)的監(jiān)控和預(yù)茗是非常關(guān)鍵的一項工作。下面就ＭＸ加工中也的回轉(zhuǎn)臺部分的液壓控制現(xiàn)狀進(jìn)行分析。
１、液壓油路現(xiàn)狀分析
ＭＸ加工中也、回轉(zhuǎn)臺部分的液壓傳動主要用于工件的裝夾。現(xiàn)有的液壓監(jiān)控主要針對夾具部分夾緊件的液圧油缸的位置監(jiān)控。在夾具液壓缸動作時，采用易福口壓力傳感器對夾緊和松開時液壓壓力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控對比，來判斷缸體是否運(yùn)動到位。如圖１所示。
圖１夾具部分液廟系統(tǒng)圖
如夾具部分液壓系統(tǒng)圖所示，當(dāng)機(jī)床進(jìn)行夾緊動作時，１號電子壓力傳感器實(shí)時監(jiān)控壓力值達(dá)到４Ｍｐａ時，ＣＰＵ即認(rèn)為夾具夾緊已經(jīng)達(dá)到理想狀態(tài)。同理，當(dāng)進(jìn)行松開夾具動作時，２號電子壓力傳感器顯示的壓力值為１．８Ｍｐａ時，ＣＰＵ就會認(rèn)為機(jī)床己經(jīng)夾具松開動作。
但此監(jiān)控方案存在安全隱患。作為缸體生產(chǎn)線上一個重要工段，ＭＸ加工中心、在經(jīng)過長期的生產(chǎn)運(yùn)行之后，夾具卡爪液壓缸內(nèi)密封裝置在復(fù)雜的工況條件下出現(xiàn)老化現(xiàn)象。磨損的密封件會使缸體在反復(fù)運(yùn)動過程中吸入空氣，在妃體內(nèi)形成彈性介質(zhì)，使缸體出現(xiàn)未能達(dá)到預(yù)定的位置Ｗ及工作無力甚至不靈敏等故障。當(dāng)液壓缸進(jìn)行夾緊動作時，１號電子壓力傳感器的監(jiān)控得到的壓力值已經(jīng)到了預(yù)定４Ｍｐａ，但由于缸體卡滯、不靈敏未達(dá)到夾緊的預(yù)定效果，輕則影響加工精度，重則造成人身安全事故。
由于監(jiān)控方案的缺陷，ＭＸ加工中屯、回轉(zhuǎn)臺分配器由于格蘭圈破損，當(dāng)出現(xiàn)泄漏故障時，由于無法及時檢測報警，導(dǎo)致油品的大量的流失及浪費(fèi)，因泄漏問題給ＭＸ加工中也的工作環(huán)境造成的污染，需花大量的人力物力對工作環(huán)境進(jìn)行排污清理，給技改項目的推進(jìn)增加不必要的工作量，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)工作效率，因此，在原有的監(jiān)控基礎(chǔ)上增加液壓體積流量的監(jiān)控是非常重要的。這對車間生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)需要、精益生產(chǎn)Ｗ及對公司未來實(shí)施全過程質(zhì)量管理的戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)的意義。
２、液壓油路流量監(jiān)控方案設(shè)計
為防止上述的安全隱患發(fā)生Ｗ及彌補(bǔ)方案缺陷，ＭＸ加工中屯、回轉(zhuǎn)臺夾緊液壓系統(tǒng)的位置監(jiān)控方式采用電子壓力傳感器＾＞１及流量計混合監(jiān)控方案。如圖２所示，在對夾具的液壓缸進(jìn)出口端進(jìn)行壓力實(shí)時監(jiān)控的同時進(jìn)行流量實(shí)時監(jiān)控。當(dāng)液壓缸進(jìn)行夾緊動作時，１號電子壓力傳感器的監(jiān)控得到的壓力值已經(jīng)到了預(yù)定４Ｍｐａ且通過一號流量計的流量介質(zhì)總體積在預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)時，ＣＰＵ即認(rèn)為夾具夾緊已經(jīng)達(dá)到理想狀態(tài)。同理，當(dāng)進(jìn)行松開夾具動作時，２號電子壓力傳感器盈示的壓力值為１．８Ｍｐａ時且通過二號流量計的流量介質(zhì)總體積在預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)時，ＣＰＵ就會認(rèn)為機(jī)床已經(jīng)夾具松開動作。
電子壓力傳感器Ｗ及流量計混合監(jiān)控方案通過兩組信號來確保夾具姑體夾緊和松開動作的順利完成。此外在生產(chǎn)實(shí)際中，這種監(jiān)控方案還能實(shí)現(xiàn)多個有益功能：１）、當(dāng)夾具液壓系統(tǒng)Ｗ及回轉(zhuǎn)臺分配器出現(xiàn)微量漏油現(xiàn)象，機(jī)床便可發(fā)出預(yù)警信號并思示泄漏值；２）、現(xiàn)場操作人員可根據(jù)液壓缸行程的大小判斷毛巧鑄件的尺寸誤差大小，如誤差超過了設(shè)定范圍，機(jī)床可報答。
圖２改進(jìn)后夾具部汾巧任系統(tǒng)圖
３、流量計的選型
３.１流呈計的簡介
流量計作為檢測流動介質(zhì)體積流量的一種工具，其發(fā)展可追溯到公元前１０００多年前，從古羅馬時期的孔板測試技術(shù)，到古埃及時期堪法測量再到我國秦昭王時期李冰父子的寶瓶口測水位法。無不顯示出勞動人民的力量。從原有的大型水利工程的應(yīng)用演變成現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、能源建設(shè)等領(lǐng)域，發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效益。在現(xiàn)代工業(yè)當(dāng)中，流量計主要用于氣、液兩體的流量測試。按照測量原理，流量計可分為如下幾大類：１）、為學(xué)原理；差動式、轉(zhuǎn)子式、直接質(zhì)量式、皮托管式、容積式等等；２）、電學(xué)原理：電感式、電容式等；３）、聲學(xué)原理：超聲波市、沖擊波式等等；４）、光學(xué)原理：光電式、激光式等等心１。其中利用力學(xué)原理的流量計王裝便利、對工況的要求不高；而利用聲學(xué)原理的流量計雖然先進(jìn)，成本高、對現(xiàn)場操作人員的要求較高；根據(jù)現(xiàn)場工況條件，本工藝組初步確定應(yīng)用力學(xué)原理的流量計，而其中粗式、差壓式Ｗ及浮子式流量計不是因為測量精度偏低，就是因為自身結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)現(xiàn)場耐壓要求，所１＾＾１均予＾排除。
基于本次技術(shù)升級的工況要求，此流量計用于夾具液壓系統(tǒng)內(nèi)流量的檢測，對測試精度要求嚴(yán)格且流量計結(jié)構(gòu)本身能承受一定工作壓力。所Ｗ初步判斷容積式流量計相對比較符合工況要求。
容積式流量計作為高測量精度的一種流量計，其測量范圍廣泛、不受液體粘度影響、操作噪音小、輸出信號不受溫度影響。
通過參考車間其他進(jìn)曰設(shè)備所用流量計的工作情況，最終決定采用采用凱恩姆ＺＨＭ系列齒輪流量計。
３.２、ＺＨＭ系列齒輪流量計的工作原理和結(jié)構(gòu)
ＺＨＭ齒輪流量計是容積式流量計。如圖３ＺＨＭ流量計結(jié)構(gòu)特征圖所示，結(jié)構(gòu)與齒輪累相似，主要由內(nèi)六角螺絲、上殼體、下殼體、齒輪與軸桿、電磁式傳感器、前置放大器Ｗ及０型密封圈所組成。隨著介質(zhì)的流動，推動兩個互相咕合的巧輪轉(zhuǎn)動，且齒輪使巧低摩擦系數(shù)的軸承不能受任何外在條件的干涉。介質(zhì)從齒輪和殼體之間的測量室流過。一對齒輪自由轉(zhuǎn)動，不需要供電。齒輪的轉(zhuǎn)速與瞬時流量成正比。齒輪流量計配備了信號拾取傳感器，不用接觸介質(zhì)而透過外殼就可Ｗ精確檢測轉(zhuǎn)速。每單位體積的脈沖數(shù)是固定的，當(dāng)計量齒輪每轉(zhuǎn)動一個齒時，傳感器接收并發(fā)出一個信號，代表著一個齒容積Ｖｇｚ的液壓油的流出，另外帶內(nèi)置傳感器的現(xiàn)場指示表頭ＶＴＭ，還可Ｗ提供４到２０ｍＡ模擬信號輸出。通過前置放大器將測量信號轉(zhuǎn)換為方波信號，最后經(jīng)連接線發(fā)出同時可Ｗ計算體積流量。
在夾緊液壓系統(tǒng)每完成一個進(jìn)退動作時，理想狀態(tài)下流進(jìn)流出液壓缸的介質(zhì)體積與流過流量計的體積是完全等同的。所Ｗ我們就可Ｗ通過一定的公式計算出液壓缸的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)對缸體的實(shí)時精確監(jiān)控。
圖３ＺＨＭ流量計結(jié)構(gòu)特征圖
３.３、ＺＨＭ齒輪流量計的脈沖信號檢測
上一節(jié)對凱恩姆的ＺＨＭ齒輪流量計的工作原理進(jìn)行了闡述，通過對齒輪轉(zhuǎn)速的實(shí)時監(jiān)控，通過公式計算出流量體積，然而對齒輪轉(zhuǎn)速監(jiān)控的方式有很多，比如磁電式傳感器、光電式傳感器、電容式傳感器等。而凱恩姆的ＺＨＭ齒輪流量計采用是磁電式傳感器，其工作原理圖如圖４所示。
圖４磁電式傳感器工作原理示意圖
根據(jù)磁電式傳感器工作原理示意圖所示，磁電式傳感器由小鐵棒、線圈等部分組成。感應(yīng)線圈會產(chǎn)生磁場，而磁場是由無數(shù)條有規(guī)律的磁力線組成的。當(dāng)齒輪隨流動介質(zhì)轉(zhuǎn)動時，輪齒會按一定的方向切割磁力線。從而對磁阻產(chǎn)生變化，相對應(yīng)的感應(yīng)線圈也會因此產(chǎn)生電動勢。而電動勢的大小與輪齒轉(zhuǎn)動的速度成正比，當(dāng)輪齒轉(zhuǎn)動的速度越快時，相應(yīng)的電磁傳感器輸出電壓也越大ＩＷ。
另外此種傳感器對工況的要求非常低，能夠在充滿油氣、水汽等復(fù)雜工況條件下正常工作。且結(jié)構(gòu)紫湊、結(jié)實(shí)耐用。傳感器的測量范圍為化００８￣６５Ｚ／ｍｍ，擁有如此大范圍測量能力的同時還能保證輸出信號強(qiáng)等特點(diǎn)。而且此種傳感器運(yùn)行成本低廉，無需電為驅(qū)動，全程都是電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對輪齒轉(zhuǎn)動過程的實(shí)時監(jiān)控。同時該傳感器標(biāo)準(zhǔn)化程度非常高，可與各式各樣的二次儀器搭配工作。
３.４、ＺＨＭ齒輪流量計的選型
根據(jù)之前對凱恩姆的ＺＨＭ齒輪流量計工作原理的介紹，可知其精度的控制完全是由每個輪齒咕合時的幾何齒積Ｖｇｚ來決定的。流量計作為衡量工具，由于結(jié)構(gòu)本身存在不可避免的間隙因素的影響，一部分流量通過間隙流出不被測量。因此對于其測出的毎一個數(shù)據(jù)來說，都包含了兩個方面：１）、測得值本身；２）流量計允許的誤差范圍。兩者缺一不可。通過查閱廣家資料可知，凱恩姆的ＺＨＭ系列流量計的誤差保持在＜±０．１％范圍內(nèi)。其精度特征如圖５所示；
圖５ＺＨＭ齒輪流量計精度特征圖
由于ＭＸ加工中也液壓系統(tǒng)現(xiàn)采用美孚ＤＴＥ２５液壓油作為流動介質(zhì)，其潤滑油粘度ＩＳＯ等級為４６，粘度指數(shù)（ＡＳＴＭＤ２２７０）為９８，密度（＠１５°Ｃ，ＡＳＴＭＤ１２９８）為０．８７化ｇ／Ｌ，工作狀態(tài)下流動速度在０．４￣０．５Ｌ／ｍｉｎ之間。因此，為滿足工況要求，在保證流量計監(jiān)控精度的基礎(chǔ)性上，同時能確保壓降與流量兩者間擁有良好線性關(guān)系。下面通過對比ＺＨＭ系列齒輪流量計各型號的技術(shù)參數(shù)表來確定具體型號。如表２．１所示。
表１ＺＨＭ齒輪流量計技術(shù)參數(shù)
通過表１技術(shù)參數(shù)對比可知，型號為ＺＨＭ０１、ＺＨＭ０１八流量計的測試精度、分辨率都較高且測量范圍都滿足要求。再將兩者種型號所測介質(zhì)粘度指數(shù)為１００的工作狀態(tài)下的壓降－流量線性曲線進(jìn)行對比，如圖６所示。
圖6ＺＨＭ０１、ＺＨＭ〇ｙｉ流量計粘度系數(shù)為１００狀態(tài)下壓降－流量線性圖
通過粘度系數(shù)為１００狀態(tài)下壓降－流量線性對比可知，兩種型號在流量范圍為０．１￣０．５Ｌ／ｍｉｎ的工作狀態(tài)下，ＺＨＭ０１／１的壓降與流量線形曲線更為平緩，因此將ＺＨＭ０１／１－ＳＴ－Ｅ－Ｔ齒輪流量計確定為最終型號。
４、信號處理電路的設(shè)計
ＺＨＭ０１／１－ＳＴ－Ｅ￣Ｔ齒輪流量計采用的磁電式傳感器。其在現(xiàn)場工作的過程中，受各種干擾源的影響對測試的精度、穩(wěn)定程度均會產(chǎn)生干擾。因此對其所受主要的幾種干猶的特性進(jìn)行分析。進(jìn)一步明確信號處理思路，并且對信號處理電路進(jìn)行設(shè)計。
４. １干擾因素分祈
在磁電式傳感器工作時，感應(yīng)線圈會產(chǎn)生磁場，而磁場是由無數(shù)條有規(guī)律的磁力線組成的。當(dāng)齒輪隨流動介質(zhì)轉(zhuǎn)動時，輪齒會按一定的方向切割磁力線。從而對磁阻產(chǎn)生變化，相對應(yīng)的感應(yīng)線圈也會因此產(chǎn)生電動勢。而電動勢的大小與輪齒轉(zhuǎn)動的速度成正比，當(dāng)輪齒轉(zhuǎn)動的速度越快時，相應(yīng)的電磁傳感器輸出電壓也越大。但現(xiàn)實(shí)狀況并不僅如此，電極所獲得的電壓并不完全由電動勢獲得，其中也涵蓋了多種干擾因素。干化一般分為微分、同相、共模、竄模、電化學(xué)Ｗ及工頻干擾等等。
在上述的干猶中，竄模干擾是因為流量計的工作周圍存在交變磁場，面對這樣的問題，我們可采用較高質(zhì)量的雙絞線及接地等措施來有效抑制類似狀況的出現(xiàn)。對于一個剛使用的流量計而言，電化學(xué)干擾的干擾能力相對來說極其微弱，暫且不需考慮。其中，同相干擾作為微分干擾次生產(chǎn)品，兩者對電磁流量計的干擾起到了關(guān)鍵作用，另外，在缸體半自動化生產(chǎn)線的現(xiàn)場的各種各樣工頻信號對流量計的工頻干擾不可忽略。所Ｗ，對上訴的四種干擾信號建立消除機(jī)制對流量計測量精度的提高有很大的積極意義。
４. ２總體設(shè)計方案
因為磁電式流量計輸出信號極其微弱，電壓一般在１毫伏一下，在加上強(qiáng)大的內(nèi)阻，必須選用高輸入阻抗的放大器，來抑制干擾因素增益信號１１。該電路分為兩個部分，前半部分包括前置放大電路和模擬開關(guān)（消除微分?jǐn)_動因素）。后半部分包括低商通濾波器Ｗ及二級放大電路。同時為了克服同相與共模干擾，在這里我們也引入了電平提升電路。因為傳感器的信號為正負(fù)交替，在這里引入精密全波整流電路來適應(yīng)控制器的電壓范圍ＰＬＷ。本系統(tǒng)總體設(shè)計方案如下圖３．７所示。
圖７流董監(jiān)控總體方案設(shè)計
４.３信號采集電路
為放大傳感器傳回的信號，抑制低、高頻干猶，ｗ及消除微分干擾所帶來的尖刺。本工藝小組借鑒其他橫向工藝改造項目的經(jīng)驗，最終確定的信號采集電路如圖８所示。
圖８信號采集電路
如信號采集電路所示，前置放大與二級放大兩部分電路均采用ＡＤ６２０ＡＮ巧片。兩者是分別通過Ｒｉｉ和民２１兩個外設(shè)電阻來設(shè)置增益，最大可達(dá)到１０００，且提供８引腳ＤＩＰ和ＳＯＩＣ封裝，功耗低，峰峰值噪聲在１０ＨｚＷ下且擁有出色的直流性能巧級巧日交流特性。模擬開關(guān)是為了消除微分干擾所帶來的尖刺，其工作原理為，當(dāng)尖刺來臨時斷開開關(guān)，直到尖刺過去為止。因為后面的濾波電路有電容裝置，短暫性的斷開模擬開關(guān)也不會造成任何影響。濾波電路分為高通和低通兩個部分，低通截止２０Ｈｚ左右頻率，高通截止ＩＨｚ左右頻率。兩者組成的濾波電路對低頻、高頻干擾有不錯的消除作用。
經(jīng)過信號處理過的信號波形圖如圖９所示。
（ａ） （ｂ）
（ｃ）
圖９經(jīng)各階段信號處理過后的波形
通過對經(jīng)各階段信號處理過后的波形觀察發(fā)現(xiàn)，因共模干擾因素的影響，波形圖在圍繞零線或上或下飄逸，針對這樣的問題，應(yīng)該加電平提升電路取消共模干擾，使其上下對稱。如圖１０所示。
圖１０電平提升電路
因為ＺＨＭ０１／１－ＳＴ－Ｅ－Ｔ齒輪流量計的勵磁方式的制約，磁電式傳感器信號為正負(fù)交替式的矩形波狀，而控制單元的模擬量輸入端電壓一般在５Ｖ左右，為正電壓有效，所Ｗ將會出現(xiàn)采集信號失真的問題，這將會極大影響模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。因此在電平提升電路的后面再添加精密全波整流電路，將信號在零下ｔＵ下的部分取絕對值（將其轉(zhuǎn)換為直流型號）Ｉ這樣就能滿足控制單元模擬量輸入端的電壓要求。如圖１１所示。
圖１１精密全波整流電路
而經(jīng)過上述兩個電路處理后的信號波形如圖１２所示。
圖１２由電平提升電路與精密全玻整流電路處理后的波形圖
根據(jù)升平和整流電路處理后波形圖所示，圖中曲線１為經(jīng)電平提升電路處理，已消除共模干擾因素，波形也基本相對于零線上下對稱。圖中曲線２為絕對值處理后的波形圖，已經(jīng)基本可看做是一條直線（將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號），便于之后的控制單元對其進(jìn)行數(shù)模信號的處理。
４.４狀態(tài)監(jiān)測電路
由于ＺＨＭ０１／１－ＳＴ－Ｅ－Ｔ齒輪流量計側(cè)得信號為模擬量信號，需用Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再累加器的數(shù)字量輸入端口。因現(xiàn)場ＰＬＣ硬件設(shè)各中有閑置的模擬量輸入模塊，為節(jié)省成本，提高原有設(shè)各的利用率，簡化線路安裝的人工成本，決定再將進(jìn)累加工作完成后的信號進(jìn)行Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換后輸入ＰＬＣ模擬量輸入端口，進(jìn)行信號的實(shí)時監(jiān)控，如超過理想范圍將報警。
根據(jù)上述要求，現(xiàn)進(jìn)行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的工作要求的分析與選型。因磁電式傳感裝置的測量精度保持在＾范圍內(nèi)，故Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的精度選取范圍在±〇，〇５％即可，相應(yīng)的二進(jìn)制碼包含符號位的情況下為１１１２位。另外，模巧量信號經(jīng)過精密全波蓉流電路的處理屬于直流信號變化的非常緩慢，可不選用采用保持器。由于信號電壓控制在３．２Ｖ左右，選取的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器電壓范圍在２．５？５Ｖ之間。Ｊ翻閱廠家資料選定型號為ＡＤ７８８８的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。圖１３為其引腳圖。
圖１３ＡＤ７８８８引腳圖
ＡＤ７８８８屬于８通道、１２位的ＡＤ轉(zhuǎn)換器。其功耗低、速率快，電壓在２．７Ｖ？５．２５Ｖ之間。正常工作下功耗為２／？ｒ，省電模式下為３／／Ｗ。包含有ＡＩＮ１￣ＡＩＮ８單端模擬輸入通道，轉(zhuǎn)換滿功率信號將達(dá)到３ＭＨｚ。且片內(nèi)具有Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的電壓基準(zhǔn)源（管腳ＲＥＦＩＮ／ＲＥＦＯＵＴ，基準(zhǔn)值２．５Ｖ）。
由計算可得夾紫液壓系統(tǒng)在正常工作時單位時間流量值不高于８．４ｃｍ％，且ＺＨＭ０１／１流量計的幾何巧積０．０４ｃｍ３，可算得液壓缸在正常工作的狀態(tài)下每秒鐘輪齒轉(zhuǎn)動的最高頻率值為２１０。因此在進(jìn)行累加器設(shè)計時，它的單位時間內(nèi)的計數(shù)一定要比齒輪的最高頻率值要高。此外在累積器完成后所輸出的信號是數(shù)字量信號，考慮到現(xiàn)場ＰＬＣ硬件設(shè)備中有閑置的模巧量輸入模塊，為節(jié)省成本，提高原有設(shè)備的利用率，且簡化數(shù)字量模塊在設(shè)計過程中線路編排所耗費(fèi)大量的時間和人工成本，本工藝組決定在累加器后面在加Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路。又因為ＰＬＣ所需為電壓信號，所Ｗ決定在將Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器所處理完成的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號，再運(yùn)用高低電平周期性變化矩形波信號對累加器進(jìn)行計數(shù)控制。
下面將累加器、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)放電路Ｗ及高低電平周期性變化矩形波信號控制電路組成最終的信號處理電路圖，如圖１４所示。
圖１４信號處理電路圖
如信號處理電路圖顯示，累加器部分由兩個７４ＬＳ１６１芯片搭建八位二進(jìn)制的加法計數(shù)器（最大值２５５），Ｗ此來滿足即可滿足比齒輪的最高頻率值２１０要高的要求
累加器的工作過程為低位片Ｕ１的化Ｋ端口接收經(jīng)采集信號電路處理過的數(shù)字量信號，當(dāng)ＭＲ、ＬＯＡＤ、ＥＮＰＩＵ及ＥＮＴ均為１時，只要ＣＬＪＣ端口受一次上升沿作用，計數(shù)器就自動加１。直到低位片Ｕ１的計數(shù)的Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２１Ｕ及Ｑ３端均為１，且使能端ＥＮＴ、進(jìn)位輸出端ＲＣＯ都通高電平時溢出。高位片Ｕ２使能端ＥＮＰ接通Ｕ１的ＲＣＯ的高電平的時候開始計數(shù)。當(dāng)Ｕ２計入一個脈沖的同時Ｕ１的Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３Ｗ及進(jìn)位端ＲＣＯ均從１變?yōu)椋啊＃眨灿嬋胍粋€脈沖，同時Ｕ１進(jìn)位信號ＲＣＯ也變?yōu)椋埃敝料乱淮危眨边M(jìn)位信號端再次為１時，此時的累加器已經(jīng)達(dá)到了最大計數(shù)值２５５。
此外在累積器完成后所輸出的信號是數(shù)字量信號，考慮到現(xiàn)場ＰＬＣ硬件設(shè)備中有閑置的模擬量輸入模塊，為節(jié)省成本，提高原有設(shè)備的利用率，且簡化數(shù)字量模塊在巧計過程中線路編排所耗費(fèi)大量的時間和人工成本，本工藝組決定在累加器后面在加Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器的型號為ＤＡＣ０８３２ｌ３ｓ］。其工作原理正如信號處理電路圖上反映的，作為８位梯形電阻式Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器，其輸入端ＤＩ０至Ｍ７依次接入累加器低位片Ｕ１、高位片Ｕ２的Ｑ０至Ｑ３端進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。又因為ＰＬＣ所需為電壓信號，所ｔＵ決定在將Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器所處理完成的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號且為防止信號失真在進(jìn)行放大功能。此處本工藝組決定使用兩次反相輸入的接法，不僅可將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，而且可通過兩次的比例放大Ｗ防信號失真。此過程中，當(dāng)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的ＤＩ０至ＤＩ７輸入端口開始接收信號后，此時巧京＾（鎖存器開關(guān)）與東跨（寄存器開關(guān)）兩個端口同時為低電平，總片內(nèi)部處于導(dǎo)通狀態(tài)，接收的信號可快速的轉(zhuǎn)化成模擬量信號。ＩＯＵＴ２與兩個ＬＭ３５８Ｎ芯片的同相輸入端一起接地，ＩＯＵＴ１與第一個ＬＭ３５８Ｎ芯片反相輸入端相連接。將電流信號經(jīng)過反相運(yùn)算轉(zhuǎn)換為電壓信號。ＤＡ模塊中的ＶＲＥＦ端（基準(zhǔn)電壓）、第一個ＬＭ３５８Ｎ芯片輸出端與第二個ＬＭ３５８Ｎ芯片的反相輸入端相連，ＲＦ與ＲＡ—起確保信號放大兩倍。且ＲＦ與ＲＡ的阻值足夠精確時，就能確保比例運(yùn)算精度與穩(wěn)定程度。
最后在進(jìn)行控制信號發(fā)生器電路設(shè)計時，巧妙利用累加器低電位芯片（Ｕ１）的清零端口低電位有效原則，運(yùn)用５５５定時器、Ｒ１（５（ＵＱ）、Ｒ２（５０紀(jì)０、Ｃ１（１４２８６ｎＦ）及Ｃ２（ｌＯｎＦ）組成的周期為１．５ｓ多諧振蕩電路對ＭＲ端口進(jìn)行控制，確保清零端曰通電Ｉｓ后有０．５ｓ處于失電狀態(tài)口６－３８１。通過觀測累加器單位時間內(nèi)累加數(shù)值來確定輪齒的轉(zhuǎn)動頻率，因此便可計算出通過管路的流量體積。
４.５ＰＬＣ程序編制
根據(jù)上文信號處理思路可知，經(jīng)過信號采集電路１＾＞１及信號處理電路電壓模擬量信號從ＰＬＣ的模擬量輸入端口輸入，在ＰＬＣ編程中可直接將這些數(shù)據(jù)引入程序中ｆｗ－Ｗ。在對流量體積進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和預(yù)警的系統(tǒng)中，硬件配置如表３．２所示。
表２流量監(jiān)控系統(tǒng)梗件配置表
由于流１：計所選型號為ＺＨＭ０１／１－ＳＴ－Ｅ－Ｔ，其齒輪齒積Ｋｐ為０．０４ＣＷ３，同時査閱ＭＸ加工中也生產(chǎn)參數(shù)得知，其液壓系統(tǒng)夾緊裝置的液壓缸在正常工作狀態(tài)下的流量范圍為６．６７￣７．５ｃｗ，／，，但在實(shí)際生產(chǎn)中因密封件老化、液壓缸體磨損導(dǎo)致的油道出現(xiàn)間隙、壓力受到損失等不可逆因素影響，考慮到這些因素影響現(xiàn)按照原有流量范圍最大值的１％作為誤差取值范圍，計算液壓缸工作時工作流量不大于７．６ｃｍ，Ａ?xí)r，且壓力傳感器１的值在裝夾時達(dá)到可認(rèn)定油路狀態(tài)正常且裝夾到位。相反，若流量值超過７．６ｃ？Ｙ，或者壓力傳感器１的值為達(dá)到，則視為液壓油路泄漏或者裝夾未到位。現(xiàn)將流量值等于７．６ｃｍ３／ｓ與＾＾。等于＾０４ｃ／？３代入式（３－１）中可求得：
ＰＬＣ控制程序的梯形圖如圖１５所示。
圖１５ＰＬＣ控制程序圖
（ａ）央緊狀態(tài)；化）夾緊松開
５、本章小結(jié)
通過Ｗ上工作，實(shí)現(xiàn)了對夾緊裝置液壓系統(tǒng)的硬件和軟件兩方面的升級。通過液壓油路現(xiàn)狀的分析，找到了監(jiān)控方案的缺陷，并提出電子壓力傳感器化及流量計混合監(jiān)控的方案。彌補(bǔ)了對夾具動作監(jiān)控不足同時，還増加對液壓系統(tǒng)Ｗ及回轉(zhuǎn)臺分配器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象的報警功能。同時根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，對信號干擾因素進(jìn)行分析，并針對性設(shè)計出信號采集電路和信號處理電路。為防止信號失真，保證測量精度作出重要貢獻(xiàn)。最后進(jìn)行ＰＬＣ程序的編制對夾緊裝置液壓油路內(nèi)流量值和壓力值進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，一旦超過正常流量值范圍或未能達(dá)到預(yù)定壓力則會第一時間發(fā)出報警信號，Ｗ提醒操作人員對設(shè)備問題進(jìn)行排查。能夠做到第一時間發(fā)現(xiàn)問題解決問題，大大降低了停臺率，提升了生產(chǎn)效率，避免了不必要人力物力的浪費(fèi)。
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