王 炯 王普超

（河南工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州450007）

如今，在我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)中，如智能化控制和傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)工藝改造等方面可編程邏輯控制器得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)比傳統(tǒng)的繼電器控制器，可編程邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便安裝、適用范圍廣、靈活性好、編輯程序容易、尺寸小、可靠度高、抗干擾能力比較強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)修正、設(shè)計(jì)和調(diào)試簡(jiǎn)單而且時(shí)間短、方便維修等，并且可編程邏輯控制器通常不需要采用一些特定的手段就可以在工業(yè)中直接應(yīng)用，更能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的嚴(yán)格條件。應(yīng)用可編程邏輯控制器來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以提高系統(tǒng)的整個(gè)性能，具備比較強(qiáng)的優(yōu)異性［1-2］。本文介紹了基于可編程邏輯控制器控制某液壓系統(tǒng)中液壓缸的經(jīng)典液壓控制回路，以及可編程邏輯控制器的控制流程。

1 控制要求分析

當(dāng)生產(chǎn)開始以后，液壓缸在一個(gè)工作周期過(guò)程中應(yīng)該完成如下動(dòng)作：①活塞向下運(yùn)動(dòng)到指定位置下腔壓縮排氣②活塞向上運(yùn)動(dòng)到指定位置上腔壓縮排氣，共兩個(gè)順序動(dòng)作。這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的順序位置控制問(wèn)題，應(yīng)用可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)液壓缸的自動(dòng)循環(huán)控制，應(yīng)該在一些特定動(dòng)作位置處安裝線性傳感器或者行程開關(guān)，用其來(lái)判斷活塞的運(yùn)動(dòng)是否到達(dá)位置，而且同時(shí)斷定從上一個(gè)動(dòng)作轉(zhuǎn)到下一個(gè)動(dòng)作的要求［3-4］。由于該系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)壓縮，所以，選用兩個(gè)液壓缸，四個(gè)位移傳感器，每個(gè)液壓缸裝兩個(gè)位移傳感器LT01、LT02、LT03、LT04。按照壓縮機(jī)的工作需求，編制了液壓系統(tǒng)的程序控制流程圖，如圖1所示：

圖1 液壓系統(tǒng)的程序控制流程圖

2 液壓系統(tǒng)圖

按照液壓缸的動(dòng)作需求和工作循環(huán)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)圖，如圖2所示：

圖2 液壓系統(tǒng)流程圖

1，2三位四通電磁換向閥；3，4液控?fù)Q向閥；LT01，LT02，LT03，LT04位移傳感器；5，6液壓缸；PT01，PT02，PT03壓力傳感器；TIT01，TIT02，TIT03溫度傳感器按下開始按鈕進(jìn)行通氣，當(dāng)供氣壓力＞3MPa時(shí)，傳感器PT01觸發(fā)，可編程邏輯控制器控制電磁鐵1DT得電，電磁閥1從左位接入，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥流向控油口K1，進(jìn)而推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)，把右腔中的油推出，流進(jìn)油箱，同時(shí)液壓缸C1腔進(jìn)油，D1壓縮氣體排氣，A1吸氣，B1排油，在液壓缸上腔活塞與LT01觸碰時(shí)信號(hào)傳遞，可編程邏輯控制器接收信號(hào)控制電磁閥1左邊1DT斷電，電磁閥1切換到中位（Y型中位機(jī)能），液壓缸5停止下限位，當(dāng)右邊2DT通電，電磁閥1從右位接入并換向，活塞向上運(yùn)動(dòng)B1腔吸油，C1腔排油，A1腔壓縮排氣，D1腔吸氣，當(dāng)液壓缸下腔活塞與LT02接觸時(shí)傳遞信號(hào)，PLC接收信號(hào)控制電磁閥1右邊2DT斷電，電磁閥1切換到中位（Y型），液壓缸5停止上限位。液壓缸6的控制原理同液壓缸5相同。此時(shí)，完成了液壓缸的2個(gè)動(dòng)作控制，進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。電磁鐵動(dòng)作表（“+”代表得電，“—”代表失電）如表1所示。

表1 電磁鐵動(dòng)作表

在這個(gè)液壓系統(tǒng)之中，使用電液換向閥1和3，2和4控制液壓缸5和6的運(yùn)動(dòng)方向，使用液控單向閥控制回路中液壓缸活塞的位置，使用單向節(jié)流閥控制液控?fù)Q向閥的閥芯運(yùn)動(dòng)速度，每個(gè)輸入輸出量在PLC的精確控制下完成上述動(dòng)作。

3 PLC選型及I/O分配

目前，常見(jiàn)的可編程邏輯控制器品牌型號(hào)有很多，而且也各有各的控制功能特點(diǎn)，全面考慮液壓缸的工作需求，在工作過(guò)程中，需要可編程邏輯控制器控制精確度比較高，運(yùn)算速度和效率比較快，而且具有非常高的處理任務(wù)能力，以及較低的經(jīng)濟(jì)成本和較高的技術(shù)工藝指標(biāo)［5］。由于可編程邏輯控制器的輸出電流較少，選用西門子—200，其I/O都滿足要求［6］?？删幊踢壿嬁刂破鞯妮斎攵撕透鱾€(gè)傳感器、控制按鈕直接連接，可編程邏輯控制器輸出端與各個(gè)電磁閥直接連接，使用可編程邏輯控制器上帶的電壓為24V的電源或者外置的電壓為24V的電源來(lái)使其運(yùn)動(dòng)，使用編輯程序的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)程序編輯和運(yùn)行的監(jiān)控，圖3所示為PLC的I/O地址接線圖以及外部接線圖。

圖3 PLC的硬件電路接線圖

4 結(jié)語(yǔ)

使用可編程邏輯控制器來(lái)對(duì)液壓控制系統(tǒng)的液壓缸進(jìn)行控制，使液壓系統(tǒng)和設(shè)備的體積減小，實(shí)現(xiàn)模塊化運(yùn)行，而且運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好、可靠度高，并且各個(gè)I/O指示簡(jiǎn)單、清楚，使安裝、調(diào)試、維修、改制液壓系統(tǒng)和設(shè)備所需要的時(shí)間極大縮短。避免了使用繼電器控制器所需消耗大量的時(shí)間、人力以及物力的不足，也避免了使用繼電器控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的響應(yīng)速度慢、控制過(guò)程繁瑣、可靠性差、安全性低等不足。用可編程邏輯控制器控制液壓缸的液壓控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)工作精準(zhǔn)、穩(wěn)定，對(duì)降低工人工作時(shí)的噪音、提高工作效率、節(jié)約能源、減少不必要的浪費(fèi)更有利，并且使液壓系統(tǒng)的工作性能得到提高，液壓設(shè)備的使用壽命得到延長(zhǎng)，自動(dòng)化程度和傳輸效率得到極大的提升，尤其是僅需要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整就可以改變液壓缸的一些動(dòng)作。

總而言之，基于可編程邏輯控制器的液壓控制系統(tǒng)對(duì)液壓缸實(shí)現(xiàn)控制，可縮小設(shè)備的體積，使設(shè)備的控制結(jié)構(gòu)得到極大的精簡(jiǎn)，降低能耗，使生產(chǎn)穩(wěn)定、可靠、安全，使設(shè)備的工作效率和智能化程度得到了提高。

［1］黃志昌，黃鵬.液壓與氣動(dòng)技術(shù)［M］，北京：電子工業(yè)出版社，2006：80-100.

［2］陳在平，趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：15-30.

［3］劉俊，李文.基于PLC的液壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2011（1）：157-160.

［4］劉輝，林玲.基于PLC控制的液壓控制系統(tǒng)［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2006（8）：20-21.

［5］高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

［6］廖常初.PLC編程及應(yīng)用（第2版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.