祁晗

（紹興文理學(xué)院 元培學(xué)院，浙江 紹興 312000）

筆者帶液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)所用的YCS-C 智能液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可完成液壓回路搭建、液壓元件測試的任務(wù)，其監(jiān)控軟件是用力控的組態(tài)軟件開發(fā)的。監(jiān)控畫面中的液壓回路，可表明液壓系統(tǒng)工作時(shí)的液體流向，與各控制閥的工作位置及油缸的行程，其工作原理是通過OPC 技術(shù)與PLC 相連，從而讀取或?qū)懭隝/O點(diǎn)信號(hào)，并使用VBscript 腳本語言控制圖形元素的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，存在以下不足：

一是其監(jiān)控界面的開發(fā)時(shí)間長，且圖形元素不規(guī)范；

二是無模擬計(jì)算功能，例如節(jié)點(diǎn)壓力、油缸位置、流量都無法顯示，無法用于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

三是利用腳本語言控制圖形元素，非PLC 程序或者繼電器梯形圖來控制，無法實(shí)現(xiàn)線下PLC 模擬功能。

Fluidsim Hydraulic 是一款優(yōu)秀的用以進(jìn)行液壓元件、液壓回路及電氣控制系統(tǒng)如梯形圖的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)及其模擬仿真的軟件。其作為試驗(yàn)臺(tái)的監(jiān)控軟件，可以彌補(bǔ)以上不足。

本文首先簡單描述Fluidsim 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與線下仿真的工作原理，然后以壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路為例，來描述其監(jiān)控界面的開發(fā)過程，其中包括Fluidsim 與plc的通訊，最后總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出進(jìn)一步的思考。

1 監(jiān)控與線下仿真的實(shí)現(xiàn)

1.1 監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

如圖1計(jì)算機(jī)與PLC 基于OPC 技術(shù)實(shí)時(shí)通訊，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的PLC為MITSUBSHI的FX1n-24MR，OPC服務(wù)器是采用TAKEBISHI的DeviceXPlorer MELSEC OPC server,OPC 服務(wù)器可以與Fluidsim 提供的接口OPC 元件即輸入輸出模塊（Fluidsim in 與Fluidsim out）通訊，在Fluidsim 內(nèi)部Fluidsim OPC 元件可以直接驅(qū)動(dòng)Fluidsim 液壓元件繪制液壓原理圖模塊的相關(guān)運(yùn)動(dòng)，也可被Fluidsim 電氣元件繪制梯形圖模塊所驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

圖1 Fluidsim 監(jiān)控原理圖

1.2 線下仿真的實(shí)現(xiàn)

Fluidsim 液壓元件繪制液壓原理圖，電氣元件繪制梯形圖，可以用梯形圖直接對(duì)液壓原理圖進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)線下仿真功能。鑒于Fluidsim 線下仿真功能為其基本功能，本文將結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)重點(diǎn)講述監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。

2 監(jiān)控界面開發(fā)流程案例分析

以壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路為例，順序動(dòng)作回路在機(jī)床液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，常見于鉆床，其動(dòng)作順序?yàn)閵A緊工件—鉆頭進(jìn)給—鉆頭退出—松開工件，利用液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力變化，來執(zhí)行相關(guān)元件。

如圖2所示壓力控制順序動(dòng)作回路，1 k、2 k為壓力繼電器，1 s為行程開關(guān)，其運(yùn)行方式為按啟動(dòng)按扭，電磁鐵1Y 得電，左缸活塞右行即夾緊工件，到右極限位置后，回路壓力增高，1k 動(dòng)作，使電磁鐵3 Y 得電，右缸活塞右行即鉆頭進(jìn)給。按返回按扭后1Y、3 Y 失電，4 Y 得電，右缸先退回原位即鉆頭退出，回路壓力增高，2 k 動(dòng)作，使2Y 得電，左缸退回即松開工件，左缸退回原位1 s 行程開關(guān)動(dòng)作，回到開始狀態(tài)。

圖2 壓力控制順序動(dòng)作回路（Fluidsim 繪制）

2.1 編寫PLC 程序并下載

由表1對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)編寫圖3順序功能圖，然后利用起保停的順序控制梯形圖（如圖4）編寫程序，具體過程見參考文獻(xiàn)。

表1 程序I/O 口對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)

圖3 順序功能圖

圖4 起保停的順序控制梯形圖

2.2 Melsec OPC server的配置

PLC 與計(jì)算機(jī)串口連接，Melsec OPC server 工具欄中project 中insert 進(jìn)new ports，這里要特別注意select port 中一定要選EZSocket（GX Developer），具體原因見參考文獻(xiàn)，依次插入device、group，其中注意波特率要跟plc 通訊設(shè)置的相同，最后插入tag（如圖5）選擇想要連接PLC 映像寄存器的地址與類型，這里分別建立input 連接X0，output 連接Y0，類型為字與Fluidsim 提供的接口OPC 元件相配合。

圖5 Melsec OPC server 中tag的配置

2.3 Fluidsim OPC 元件配置

雙擊Fluidsim OPC 元件，將OPC 服務(wù)器及項(xiàng)目與Melsec OPC server 相連如圖6，并接上電磁線圈與開關(guān)以及繼電器觸點(diǎn)。

圖6 Fluidsim OPC 元件配置

2.4 繪制液壓原理圖

如圖2所示。

2.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建順序動(dòng)作回路并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建如圖7所示順序動(dòng)作回路，并可得到如圖8所示的監(jiān)視畫面，不光顯示了PLC I/O信號(hào)，而且在原理圖上表明了油液的流向及活塞的動(dòng)作，更值得一提的是，該軟件可以通過設(shè)置計(jì)算出包括活塞速度、各點(diǎn)壓力流量等參數(shù)。

圖7 YCS-C 智能液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建順序動(dòng)作回路

圖8 Fluidsim 監(jiān)視畫面

2.6 一點(diǎn)補(bǔ)充

筆者還嘗試了Fluidsim信號(hào)輸出至PLC，從而對(duì)其輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，如圖9證明是完全可行的。至此，整個(gè)案例證明了Fluidsim作為液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)監(jiān)控軟件可行性。

圖9 Fluidsim 輸出

3 結(jié)束語

通過以壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路其監(jiān)控界面的開發(fā)過程，說明了fluidsim作為液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)監(jiān)控軟件的三大優(yōu)勢(shì)：

一是fluidsim的監(jiān)控界面為液壓原理圖，非常規(guī)范，而且液壓元件完整，繪制與相關(guān)配置比較簡單；

二是有模擬計(jì)算功能，可以用于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

三是可以實(shí)現(xiàn)線下PLC 模擬功能。

不足之處在于其不支持?jǐn)?shù)據(jù)采集，也就是無法得到傳感器數(shù)據(jù)，其后臺(tái)的計(jì)算方法，也無法修改，這些也是我們進(jìn)一步需要思考的方向。

[1]許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]張志義.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]李麗娜，柳洪義，孫一蘭.一種基于labview 及FluidSIM-H的PLC控制液壓系統(tǒng)仿真方法[J].機(jī)床與液壓，2007，35（10）：182-185.

[5]石靈丹，華 斌.基于OPC 技術(shù)的PC 與西門子PLC的實(shí)時(shí)通訊[J].船電技術(shù)，2011，31（1）：9-12.