基于PLC的液壓實驗臺控制系統(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)

基于PLC的液壓實驗臺控制系統(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)

通過對目前液壓實驗臺進(jìn)行分析，以速度換接回路為例，采用PLC對液壓系統(tǒng)實驗的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，重點介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計以及液壓實驗臺的實現(xiàn)過程。實驗表明，采用PLC對液壓實驗臺進(jìn)行自動控制，系統(tǒng)具有良好的運行特性和靈活性。

液壓實驗臺；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。目前液壓實驗臺設(shè)備主要是由電氣控制系統(tǒng)與液壓運行裝置2個部分組成，實驗臺計算機(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對液壓實驗臺進(jìn)行改造，以滿足相關(guān)液壓實驗的需求[1-2]。

1 液壓實驗臺的電氣控制系統(tǒng)改造

1.1實驗臺的組成

實驗臺主要由2個部分組成：電氣控制系統(tǒng)與液壓運行裝置[3]。實驗臺有2個泵：1個定量泵和1個變量泵，其各配有1個電動機(jī)。在實驗臺上拼裝實驗系統(tǒng)，實驗臺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)前液壓實驗的需要，在進(jìn)行液壓實驗臺的電氣控制系統(tǒng)改造中，在原有繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了轉(zhuǎn)換接口，加入了PLC控制系統(tǒng)[4]。

1.2主電路設(shè)計

實驗臺以三相交流電為動力，電動機(jī)M1和M2分別采用直接啟動方式，其中M1拖動定量泵，M2拖動變量泵。改造后的液壓實驗臺要求能夠根據(jù)需要選擇合適的液壓泵，因而拖動泵的電動機(jī)要求能夠進(jìn)行正轉(zhuǎn)運行、點動控制。改造后的實驗臺電氣控制原理如圖1所示。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

圖1 電氣原理圖

由液壓實驗臺的控制系統(tǒng)可知,把指令信號作為PLC的輸入,由PLC輸出的控制信號則驅(qū)動實驗裝置上各個電磁閥的電磁鐵,進(jìn)而控制液壓系統(tǒng)油路的流動方向,從而使實驗臺處于不同的工作狀態(tài),達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。

通過對液壓系統(tǒng)控制要求的分析可知,PLC的輸入元件包括總啟動SB0，總停止SB1，2個電動機(jī)啟動SB2、SB3,2個電動機(jī)停止SB4、SB5，手動、自動選擇切換開關(guān)SA，4個行程開關(guān)SQ1～SQ4以及2個電磁鐵控制按鈕SB6、SB7；輸出元件包括指示燈HL，2個繼電器線圈KM1、KM2，4個電磁鐵線圈YA1～YA4。系統(tǒng)共有13個開關(guān)量輸入點,7個開關(guān)量輸出點,所以選用FX2n-32MR-001型PLC，PLC的I/O地址分配見表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控制液壓實驗臺功能的實現(xiàn)

以計算機(jī)作為上位機(jī)、PLC作為下位機(jī)來控制的液壓實驗臺，可以作為液壓元件性能試驗和液壓回路實驗的平臺。在學(xué)習(xí)液壓傳動與氣壓傳動知識的基礎(chǔ)上，也可以自行編寫PLC程序，設(shè)計更多的液壓回路，實現(xiàn)對液壓基本回路的自動控制。

3.1液壓回路系統(tǒng)圖

速度換接回路的作用是使執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)中從一種速度切換到另一種速度[5]。用2個調(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

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

3.3元件動作順序表

對液壓系統(tǒng)圖中各動作過程進(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作順序，見表2。

表2 元件動作順序表

3.4PLC的控制程序

根據(jù)上述分析，在計算機(jī)上采用GX Developer三菱軟件編寫程序，編好后，進(jìn)行運行監(jiān)控。使用三菱編程電纜連接PLC的通信接口與計算機(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

實踐證明液壓實驗臺經(jīng)改造后，采用PLC對CAT液壓實驗臺進(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)時間慢等缺點，而且簡化了控制線路，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的功能。本文對液壓實驗控制系統(tǒng)的設(shè)計，能夠滿足當(dāng)前液壓實驗臺的需求，具有一定的參考價值。

圖4 速度換接回路梯形圖

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

[2] 許光君.液壓教學(xué)實驗臺的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計[J].遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2008，10(6)：56-59.

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

[4] 卞和營.S7_200PLC在液壓回路實驗臺控制中的應(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[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的液壓實驗臺控制系統(tǒng)改造設(shè)計[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)院助理實驗師，主要從事數(shù)控機(jī)床實習(xí)教學(xué)工作。

TH137.5

B

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