黃伯志,趙 軻,鄧昌奇,廖 輝

(廣東石油化工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 廣東 茂名 525000)

基于PLC的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)改造

黃伯志,趙 軻,鄧昌奇,廖 輝

(廣東石油化工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 廣東 茂名 525000)

通過(guò)對(duì)目前液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行分析，以速度換接回路為例，采用PLC對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，重點(diǎn)介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明，采用PLC對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)控制，系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行特性和靈活性。

液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)；PLC；控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，可編程序控制器 (PLC) 廣泛應(yīng)用在液壓系統(tǒng)控制與監(jiān)控方面。目前液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備主要是由電氣控制系統(tǒng)與液壓運(yùn)行裝置2個(gè)部分組成，實(shí)驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件都是基于Win98系統(tǒng)的，存在內(nèi)容固定、控制方式單一、柔性差等缺陷。因此，本文采用PLC對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改造，以滿足相關(guān)液壓實(shí)驗(yàn)的需求[1-2]。

1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)改造

1.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成

實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由2個(gè)部分組成：電氣控制系統(tǒng)與液壓運(yùn)行裝置[3]。實(shí)驗(yàn)臺(tái)有2個(gè)泵：1個(gè)定量泵和1個(gè)變量泵，其各配有1個(gè)電動(dòng)機(jī)。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上拼裝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)油路連接采用快速接頭，搭建換接不同的液壓回路。為了滿足當(dāng)前液壓實(shí)驗(yàn)的需要，在進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)改造中，在原有繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)換接口，加入了PLC控制系統(tǒng)[4]。

1.2主電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)以三相交流電為動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)M1和M2分別采用直接啟動(dòng)方式，其中M1拖動(dòng)定量泵，M2拖動(dòng)變量泵。改造后的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求能夠根據(jù)需要選擇合適的液壓泵，因而拖動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)要求能夠進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)行、點(diǎn)動(dòng)控制。改造后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制原理如圖1所示。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 電氣原理圖

由液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)可知,把指令信號(hào)作為PLC的輸入,由PLC輸出的控制信號(hào)則驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置上各個(gè)電磁閥的電磁鐵,進(jìn)而控制液壓系統(tǒng)油路的流動(dòng)方向,從而使實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于不同的工作狀態(tài),達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。

通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)控制要求的分析可知,PLC的輸入元件包括總啟動(dòng)SB0，總停止SB1，2個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)SB2、SB3,2個(gè)電動(dòng)機(jī)停止SB4、SB5，手動(dòng)、自動(dòng)選擇切換開(kāi)關(guān)SA，4個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ1～SQ4以及2個(gè)電磁鐵控制按鈕SB6、SB7；輸出元件包括指示燈HL，2個(gè)繼電器線圈KM1、KM2，4個(gè)電磁鐵線圈YA1～YA4。系統(tǒng)共有13個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn),7個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn),所以選用FX2n-32MR-001型PLC，PLC的I/O地址分配見(jiàn)表1，I/O分配圖如圖2所示。

表1 I/O地址分配表

圖2 I/O分配圖

3 PLC控制液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)

以計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)、PLC作為下位機(jī)來(lái)控制的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以作為液壓元件性能試驗(yàn)和液壓回路實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。在學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，也可以自行編寫(xiě)PLC程序，設(shè)計(jì)更多的液壓回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓基本回路的自動(dòng)控制。

3.1液壓回路系統(tǒng)圖

速度換接回路的作用是使執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中從一種速度切換到另一種速度[5]。用2個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)，調(diào)速閥Ⅱ的流量比調(diào)速閥I的流量小，從而實(shí)現(xiàn)2種慢速的換接，如圖3所示。

圖3 速度換接的液壓回路系統(tǒng)圖

3.2液壓回路系統(tǒng)圖分析

對(duì)液壓回路系統(tǒng)圖以及表1 進(jìn)行分析可知，在自動(dòng)情況下，按相應(yīng)的按鈕，將定量泵啟動(dòng)，然后將控制面板上的手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到自動(dòng)位置。在控制面板按下SB7按鈕，YA2得電，活塞桿快速返回，直至壓到行程開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，即活塞桿到原位，此時(shí)YA1、YA3、YA4得電，活塞桿實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，當(dāng)壓到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，YA1、YA4得電，進(jìn)油路走調(diào)速閥I，活塞慢速實(shí)現(xiàn)一工進(jìn)；當(dāng)壓到行程開(kāi)關(guān)SQ3時(shí)，YA1得電，此時(shí)進(jìn)油路走調(diào)速閥Ⅰ、Ⅱ，活塞慢速實(shí)現(xiàn)二工進(jìn)；當(dāng)壓到行程開(kāi)關(guān)SQ4時(shí)，YA1失電，YA2得電，油路反向，活塞桿快速返回；當(dāng)壓到行程開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，即活塞桿停止在原位，液壓缸原位卸荷。

3.3元件動(dòng)作順序表

對(duì)液壓系統(tǒng)圖中各動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分析可知該系統(tǒng)的工作情況:快進(jìn)——一工進(jìn)——二工進(jìn)——快退,從而得出該液壓回路元件動(dòng)作順序，見(jiàn)表2。

表2 元件動(dòng)作順序表

3.4PLC的控制程序

根據(jù)上述分析，在計(jì)算機(jī)上采用GX Developer三菱軟件編寫(xiě)程序，編好后，進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控。使用三菱編程電纜連接PLC的通信接口與計(jì)算機(jī)接口，設(shè)置好通信參數(shù)，將梯形圖下載到PLC。速度換接回路梯形圖如圖4所示[6]。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)改造后，采用PLC對(duì)CAT液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行控制，不僅克服了繼電器控制系統(tǒng)的可靠性差、響應(yīng)時(shí)間慢等缺點(diǎn)，而且簡(jiǎn)化了控制線路，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的功能。本文對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠滿足當(dāng)前液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的需求，具有一定的參考價(jià)值。

圖4 速度換接回路梯形圖

[1] 鄭勝利.可拆式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)改造[J].煤礦機(jī)械,2006，27(11)：126-127.

[2] 許光君.液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2008，10(6)：56-59.

[3] 王相琳.PLC在液壓動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置控制中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2010，31(3)：200-202.

[4] 卞和營(yíng).S7_200PLC在液壓回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2009，30(2)：180-181.

[5] 王守城,容一鳴.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：北京大學(xué)出版社,2009.

[6] 鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社,2003.

[7] 孫小權(quán).基于PLC的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用科技,2006，33(11)：23-25.

TheReformofControlSystemofHydraulicExperimentalTableBasedonPLC

HUANG Bozhi, ZHAO Ke, DENG Changqi, LIAO Hui

(Guangdong University of Petrochemical Technology, Guangdong Maoming, 525000, China)

Based on the analysis of the current hydraulic experimental table, it reforms the electric control system of the hydraulic experimental table with PLC, introduces the PLC control system design and realization process of hydraulic experimental table. Analysis and practice show that the PLC control hydraulic experimental table has the better operating performance and flexibility.

Hydraulic Experimental Table; PLC; Control System

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.08.011

2014-05-21

黃伯志(1987—),男，廣東茂名人,廣東石油化工學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事數(shù)控機(jī)床實(shí)習(xí)教學(xué)工作。

TH137.5

B

2095-509X(2014)08-0047-03