基于PLC_控制的液壓控制系統(tǒng).doc

基于PLC控制的液壓控制系統(tǒng)摘要采用可編程控制器(PLC)代替繼電器控制器，對(duì)機(jī)械手的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)輸入輸出接口建立與機(jī)械手液壓系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量和模擬量的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)工件的順序動(dòng)作和自動(dòng)控制，達(dá)到準(zhǔn)確度高、控制方便、可靠性好的目標(biāo)，大大提高了生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，減少了系統(tǒng)故障，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞PLC；液壓控制；機(jī)械手1、前言(Introduction)目前PLC在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制自動(dòng)化和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面得到了廣泛應(yīng)用,與傳統(tǒng)的繼電器控制相比,PLC具有控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、可靠性高、通用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、易于編程、體積小、可在線修改、設(shè)計(jì)與調(diào)試周期短、便于安裝和維修等突出優(yōu)點(diǎn),而且一般不需要采取什么特殊措施,就能直接在工業(yè)環(huán)境中使用,更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求,使用PLC控制液壓控制系統(tǒng)能提高系統(tǒng)的整體性能,具有較明顯的優(yōu)越性。本文介紹基于PLC控制的某液壓機(jī)械手的典型液壓控制回路及其PLC控制方法。2、控制要求分析(Analysisofcontroldemands)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作開(kāi)始后,機(jī)械手在一個(gè)工作循環(huán)中需要依次完成以下順序動(dòng)作:下降、夾緊、上升、左移、下降、松開(kāi)、上升、右移(共8個(gè)順序動(dòng)作),這是一個(gè)典型的順序控制問(wèn)題。采用PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)循環(huán)控制,需要在某些動(dòng)作位置設(shè)置位移傳感器或行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)動(dòng)作是否到位,并確定從一個(gè)動(dòng)作轉(zhuǎn)入到下一個(gè)動(dòng)作的條件。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求,選用3個(gè)液壓缸來(lái)完成該8個(gè)順序動(dòng)作:升降缸1在工件兩個(gè)位置(原位與目標(biāo)位置)上方的下降和上升運(yùn)動(dòng),移動(dòng)缸2的左移和右移運(yùn)動(dòng),夾緊缸3的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。缸1下降或上升到位時(shí)應(yīng)停止運(yùn)動(dòng),缸2左移或右移到位時(shí)也應(yīng)停止運(yùn)動(dòng),故需分別設(shè)置一行程開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程和要求,繪制出系統(tǒng)的控制功能流程圖,如圖1所示。圖13、液壓系統(tǒng)圖(Hydraulicscheme)根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求和工作循環(huán)設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)圖,如圖2所示:圖2按下啟動(dòng)按鈕,電磁鐵1DT得電,閥4左位接入,液壓泵9輸出的壓力油經(jīng)閥4左位接入升降缸1的上腔,其活塞向下運(yùn)動(dòng),推動(dòng)機(jī)械手下降(動(dòng)作右位下降)；當(dāng)缸1下降到下限位置,壓下行程開(kāi)關(guān)S1,使得電磁鐵1DT斷電,閥4切換至中位(O型中位機(jī)能),缸1停止在下限位,而電磁鐵5DT得電,閥8左位接入,泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)單向閥6、減壓閥7進(jìn)入夾緊缸3的上腔,推動(dòng)其活塞下移夾緊工件(動(dòng)作夾緊)；夾緊工件后,當(dāng)缸3上腔壓力達(dá)到減壓閥7的調(diào)定壓力時(shí),壓力繼電器11動(dòng)作發(fā)出信號(hào),控制電磁鐵2DT得電,閥4的右位接入系統(tǒng),推動(dòng)缸1向上運(yùn)動(dòng)(動(dòng)作右位上升)；缸1上升到上限位置時(shí),壓下行程開(kāi)關(guān)S2,電磁鐵2DT斷電,閥4切換到中位,缸1停止在上限位,而電磁鐵3DT得電(此時(shí)工件仍被夾緊,壓力繼電器11仍在動(dòng)作),閥5左位接入,缸2向左運(yùn)動(dòng)(動(dòng)作左移)；缸2左移到左限位置,壓下行程開(kāi)關(guān)S3,電磁鐵3DT斷電,閥5切圖2換至中位,缸2停止在左限位,而電磁鐵1DT得電,閥4左位接入系統(tǒng),缸1向下運(yùn)動(dòng)(動(dòng)作左位下降)；缸1下降到下限位置,壓下行程開(kāi)關(guān)S1(此時(shí)缸2處于左限位置),電磁鐵5DT斷電,閥8回復(fù)右位,缸3活塞上移放下工件于目標(biāo)位置(動(dòng)作松開(kāi))；松開(kāi)工件后,缸3油腔壓力降低,壓力繼電器11復(fù)位,發(fā)出信號(hào)控制電磁鐵2DT得電,缸1向上運(yùn)動(dòng)(動(dòng)作左位上升)；上升到上限位置,壓下行程開(kāi)關(guān)S1,電磁鐵2DT斷電,缸1停止在上限位置,同時(shí)電磁鐵4DT得電,閥5右位接入,缸2向右移動(dòng)(動(dòng)作右移)；右移到右限位置,壓下行程開(kāi)關(guān)S4,閥5切換至中位,缸2停止在右限位置(復(fù)位)。至此完成了機(jī)械手的8個(gè)自動(dòng)控制動(dòng)作,進(jìn)入到下個(gè)動(dòng)作循環(huán)。電磁鐵動(dòng)作順序表如表1(“+”表示得電,“-”表示斷電)所示。表1電磁鐵動(dòng)作順序表該液壓系統(tǒng)中,利用電液比例換向閥4和5控制升降缸1和移動(dòng)缸2的運(yùn)動(dòng)速度,用比例溢流閥12控制夾緊缸的夾緊速度；減壓閥的作用是限定并保持夾緊壓力,單向閥的作用是對(duì)夾緊液壓缸3進(jìn)行保壓,比例溢流閥12還起到平衡作用。在PLC對(duì)各輸入輸出量的控制下,完成順序動(dòng)作。4、PLC選型與I/O分配(PLClectotypeandinput-outputallocation)目前市場(chǎng)上的PLC品種規(guī)格眾多,控制功能也各有特點(diǎn)。綜合分析機(jī)械手的動(dòng)作要求,PLC在機(jī)械手中需要完成的控制功能較多,控制精度較高,運(yùn)算速度較快且具有數(shù)據(jù)處理能力,并考慮整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo),由于PLC的輸出電流較小,需要用功率模塊來(lái)控制比例液壓閥,選用西門(mén)子公司的S7-200系CPU226型PLC,其I/O功能和指令系統(tǒng)都能滿足對(duì)該機(jī)械手的控制要求?？刂瓢粹o、各處的行程開(kāi)關(guān)及壓力繼電器等開(kāi)關(guān)量信號(hào)直接與PLC的輸入端子相連,PLC的開(kāi)關(guān)量輸出端子直接與各個(gè)電磁閥相連,用PLC上所帶的24V電源或外接24V電源驅(qū)動(dòng),采用編程軟件(STEP7-Micro/WINV4.4版)進(jìn)行編程和運(yùn)行監(jiān)控。圖3為PLC的I/O地址分配和外部接線圖,限于篇幅沒(méi)有具體給出硬件布置原理圖和控制系統(tǒng)梯形圖及其程序語(yǔ)句。圖3系統(tǒng)設(shè)有5種工作方式:手動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步和回原點(diǎn),可以滿足不同的工作要求。5、結(jié)論(Conclusions)采用PLC控制的搬運(yùn)工件機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng),使系統(tǒng)模塊化,減小了液壓系統(tǒng)和設(shè)備的體積,其工作性能穩(wěn)定且各I/O指示簡(jiǎn)單、明了,大大縮短了維修、改制、安裝和調(diào)試液壓系統(tǒng)和設(shè)備的時(shí)間。克服了采用繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝、改動(dòng)所需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力的缺點(diǎn),也克服繼電器控制系統(tǒng)的可靠性差、控制不方便、響應(yīng)速度慢等不足。用PLC控制的機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng),可使其工作平穩(wěn)、準(zhǔn)確,更有利于改善工人的勞動(dòng)環(huán)境,降噪增效,節(jié)約能源,而且提高了液壓系統(tǒng)的性能,延長(zhǎng)液壓設(shè)備的使用壽命,大大提高了生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度,特別是改變機(jī)械手的某些動(dòng)作時(shí)時(shí)僅需進(jìn)行程序的調(diào)整?？傊?基于PLC控制的液壓控制系統(tǒng),可大大簡(jiǎn)化控制設(shè)備的結(jié)構(gòu),節(jié)能降耗,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化的控制裝置,使生產(chǎn)平穩(wěn)可靠、效率和自動(dòng)化程度提高。參考文獻(xiàn):1章宏甲,黃誼,王積偉.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.5.2何存興,張鐵華.液壓與氣壓傳動(dòng)(第二版)M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.8.3姜繼海,宋錦春,高常識(shí).液壓與氣壓傳動(dòng)M.北