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在機械壓力機安全控制系統中，對于壓機凸輪的監控往往是必須的。凸輪監控主要用于監視滑塊的位置。當前大多數沖壓設備采用的是機械式凸輪加上接近開關的方式實現凸輪監控，這樣會存在潛在的風險，即一旦某個接近開關——如用于監控超程位置的接近開關——出現故障，那么滑塊的位置便無法正確監控，從而發生滑塊超過預期位置而導致人身傷害或沖壓產品損壞的情況。
為了避免這種情況，通常可以采用冗余相異的技術，即同時采用兩個不同的接近開關對一個位置進行監控。采用這種方式雖然能解決單個元件的故障失效問題，但是由于凸輪跳變而產生的錯誤信號的問題（如壓機處在凸輪切換點，在啟動時稍稍向后回退一點角度而導致的錯誤信號）依然無法解決，且采用這種方式無法進行正反轉方向監控。更好的方式是采用冗余的編碼器實現壓機的凸輪監控，使用皮爾磁的PSEN enco安全編碼器結合PSS 4000安全控制系統便可很好的實現安全的凸輪監控功能。
圖1：PSEN enco安全編碼器與PSS 4000安全控制器
PSEN enco是一款安全編碼器，又可稱為電子凸輪，其內部采用了冗余相異的元件結構，一個光學掃描系統及一個磁感應掃描系統共同測量位置和方向，可實現EN ISO 13849 PL e安全等級。當然光有安全傳感器還不足以使系統達到必要的安全要求，還需結合安全控制器共同使用。本次應用中采用的是皮爾磁PSS 4000安全控制器，其內部具有眾多經認證的安全功能塊用于對外圍信號進行評估。在凸輪監控方面也不例外。PSS 4000處理凸輪信號的流程如下圖所示：
圖2：PSS 4000 凸輪監控原理
首先，PSS 4000采用兩個絕對值編碼器功能塊FS_Absolute_Encoder處理絕對值編碼器的信號。當然如果實際應用中使用增量式編碼器，PSS 4000中也有FS_Incremental_Encoder增量式編碼器模塊與之對應。這兩種功能塊將信號轉換為32位無符號雙整型傳遞給雙通道計數模塊FS_CounterDual，該功能塊用于判斷雙通道采集的位置數據是否在允許的容差之內、是否靜止及正反方向。之后將比較得出的安全位置信號傳遞給安全位置角度轉換功能塊 FS_PositionToAngle，用于將絕對位置轉換為角度。最后該角度將結合壓機安全閥信號，由凸輪控制功能塊FS_CamController判斷當前壓機滑塊是否處在下行階段還是上行階段，且是否超程。在程序中模塊的調用方式如下圖所示：
圖2：PSS 4000凸輪監控程序
此外，現在大多壓機均帶有變速功能，可在操作過程中調整沖壓速度。在變速情況下，由于滑塊剎車位置也將出現變化，因此無法采用固定的機械凸輪實時調整變化的剎車點（即超程信號）位置。為此一般采用額外加裝一個編碼器，并通過普通PLC計算后給出剎車位置信號的方式來實現動態凸輪的功能。這樣做一方面增加成本，另一方面需要在普通PLC中進行復雜計算。而PSS 4000內部的安全功能塊已經集成了動態凸輪的功能，它通過測量速度并且在設定值之間進行插補的方式實現動態凸輪角度的計算，從而避免增加額外的凸輪和復雜的計算程序。
根據上述應用不難看出，使用電子凸輪監控取代傳統的機械凸輪有眾多好處：
1. 無機械磨損
2. 可以避免由于信號跳變產生的錯誤信號
3. 簡化機械設計
4. 無需繁瑣的機械凸輪設置
5. 無需額外的凸輪和復雜的PLC計算過程實現動態凸輪功能。即使沖壓速度變化，滑塊也可安全準確停在上限位
6. 持續性的超程監控，無需手動檢查超程
相信如此多的優勢勢必會使電子凸輪的應用在今后成為主流，使機械壓機變得更安全，更高效，更易于維護。
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