PLC在液壓傳動系統(tǒng)中的應用

PLC在液壓控制系統(tǒng)中的應用摘要：液壓傳動控制系統(tǒng)是用來控制液壓動力原件（液壓缸、液壓馬達）按照規(guī)定的要求動作。該系統(tǒng)可以采用PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制液壓控制原件，從而實現(xiàn)對液壓動力原件的控制，提高了液壓控制系統(tǒng)的自動化成都和可靠性。本文結合并以PLC（ProgramLogicController）在液壓動力滑臺中的應用，給出具體的實現(xiàn)方法，實踐證明該方法可靠易行。關鍵詞：液壓傳動控制系統(tǒng)；PLC;液壓動力閥臺引言：液壓傳動是研究以液體為傳動介質來實現(xiàn)各種機械傳動與控制的技術，幾乎應用于與機械運動相關的各個領域，已成為自動控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分，采用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志。目前，我國的液壓工業(yè)已成為影響機械工業(yè)和擴大機電產(chǎn)品國際交往的瓶頸產(chǎn)業(yè)，迅速改變這種狀況，是我國液壓技術研究和制造所面臨的迫切任務，液壓傳動系統(tǒng)的控制經(jīng)歷了繼電器控制、無觸點邏輯控制、微型計算機控制以及現(xiàn)今的PLC（ProgramLogicController）控制等階段。PLC是以微電子技術為基礎發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制設備，是計算機技術與繼電器邏輯控制概念有機結合的產(chǎn)物。PLC作為新一代工業(yè)控制器，可靠性高、通用性、靈活性和抗干擾性強，能很方便的實現(xiàn)多種復雜的自動工作循環(huán)，使用簡單，編程方便，還可實現(xiàn)控制的可視化。.液壓傳動系統(tǒng)的特點液壓傳動系統(tǒng)一般含有一個或幾個基本液壓回路，包括控制執(zhí)行元件運動速度的速度控制回路，控制液壓系統(tǒng)全部或局部壓力的壓力控制回路，用來控制執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達）運動方式的換向回路等。功能復雜的液壓傳動系統(tǒng)由多個不同功能的基本液壓回路組成，這些回路組成的傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了機械設備所需的各種運動及控制功能。通過對液壓傳動系統(tǒng)的工作過程和特點進行分析，液壓傳動系統(tǒng)控制的任何一個運動過程幾乎都是按順序步驟進行的。工作部件主要為液壓缸、液壓馬達，它們的工作過程按預定的邏輯關系實現(xiàn)，運動狀態(tài)的改變靠轉換信號。信號主要來源于按扭（啟動、停止）開關、行程限位開關、壓力控制開關以及溫度、壓力等參數(shù)變化。這些輸入的信號可通過PLC邏輯運算轉化為控制液壓換向閥電磁鐵線圈的輸出信號。.PLC系統(tǒng)系統(tǒng)硬件設計PLC系統(tǒng)系統(tǒng)可以用上位機實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制，主要是控制液壓系統(tǒng)完成基本的動作一液壓缸的自由進退，從而實現(xiàn)動力滑臺的進給運動[1]?？偟目刂葡到y(tǒng)的結構是：上位機用力控組態(tài)軟件做人機界面，實現(xiàn)各種控制的可視化；下位機用PLC實現(xiàn)電磁換向閥的控制，利用組態(tài)軟件對PLC的監(jiān)控實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制，如圖1:LCOLLCOLL騙程裝件按鈕開關j行程開關k力開關二按鈕開關j行程開關k力開關斗f（液壓換向輝）4一a馬達.圖1液壓控制系統(tǒng)plc控制庾理圖從圖中可以看出，PLC選擇是否合適至關重要。在選擇PLC時，首先要分析液壓系統(tǒng)運動過程、設計功能以及輸入設備（按扭開關、行程開關、壓力開關）和輸出設備（液壓換向閥電磁鐵線圈、接觸器線圈、指示燈）的作用，明確輸入、輸出信號的對應關系和數(shù)量，選擇與之相適應的PLC。CX-P是計算機上運行、編程軟件，計算機和PLC之間的通訊通過適配器完成，該軟件的特點是集編程、通信和控制于一體，采用Windows操作界面，有較強的編輯和監(jiān)控功能，能將PLC程序以文件的形式保存在計算機里，便于程序的修改、比較和打印，并能在梯形圖與助記符程序之間轉換。PLC程序設計常用的PLC程序設計有經(jīng)驗設計法、功能表圖法、分解設計法等。雖然不同方法設計出的程序控制效果是一樣的，但仍需根據(jù)具體情況分析以選擇適合的方法。經(jīng)驗設計法設計PLC程序：經(jīng)驗設計法是沿用傳統(tǒng)繼電器電氣系統(tǒng)的設計概念，即在一些典型程序的基礎上，根據(jù)被控對象的實際要求，不斷修改、完善程序。有時需多次反復修改后才能得到一個滿意的結果，常用于簡單的液壓實驗回路。功能表圖法設計PLC程序:該方法首先是繪制功能表圖，然后再將其轉化為PLC程序，一個功能表圖由工步、轉換、用以連接步和轉換的外部接線圖。將液壓系統(tǒng)的工作順序劃分為步（即一個工作狀態(tài)，并確定各相鄰步之間的轉換條件（既行程開關、壓力開關，當滿足進入下一步的轉換條件的輸入信號出現(xiàn)時即標志這一步結束和下一步的開始。在步內，輸出狀態(tài)保持不變，當本步的轉換條件成立時，上一個運行狀態(tài)結束，下一個運行狀態(tài)開始。這種方法有章可尋,設計出的程序較規(guī)范，但對簡單液壓實驗回路的程序設計顯的有些繁瑣。一般用于較復雜的液壓系統(tǒng)。分解設計法設計PLC程序:任何復雜的控制系統(tǒng)都可將其拆分成獨立的、相對簡單的基本回路單元，可先針對獨立的基本回路編程，然后分析其運動順序關系，根據(jù)輸入信號與執(zhí)行元件間的邏輯關系，用輸入和輸出信號將各單獨回路連成一個整體。該方法在某種程度上具有經(jīng)驗設計法的性質，對復雜實驗項目一般采用功能表圖法，也可采用分解設計法，對簡單液壓回路采用經(jīng)驗設計法。.液壓控制系統(tǒng)應用舉例下面以液壓動力滑臺控制系統(tǒng)[2]的設計為例具體說明PLC在液壓控制系統(tǒng)的應用。具

體液壓動力滑臺工作原理如圖2所示：液壓動力滑臺以液壓泵作為動力源，中間通過管道與各種控制閥相連接，通過換向閥改變液壓缸的液壓油的供應方向，從而取到工作臺的換向作用。電磁閥與液壓缸動作關系如圖3所示：圖2液壓動力滑臺工作原理圖I液壓泵2-液壓缸3三位五通電磁換向閥4二位二通電磁換向閥5濾油器h調速閥￡由快進SQ1工進原位快退圖3電磁閥與液壓缸動作關系圖電磁閥功能轉換如下表所示:步驟指令YA1YA2YA3快進SB1+-+工進SQ2+--快退SQ3-+-原位停止SQ4---YA1、YA3控制閥臺快進；YA1控制閥臺工進；YA3控制閥臺快退

硬件設計按鈕和行程開關可以直接與PLC的輸入端相連，繼電器線圈與輸出端子相連，可知PLC所需的輸入、輸出點數(shù)共計10點，考慮到今后擴大功能留有余地，選定PLC型號為F1-40MR。輸入、輸出點分配如下所示：SB1—X001SB2--X002SQ1—M100SQ3—M102SQ2--M101YA1—Y430YA3—Y432YA2-Y431O具體系統(tǒng)PLC的外部接線圖如圖4所示:so；5032^XQO1X002MJOOM101so；5032^XQO1X002MJOOM101Y430M102COMCOM"I0—1O-o-o-圖IPLC外部接線圖程序設計本系統(tǒng)的功能完成主要靠PLC內的程序來實現(xiàn)，有些控制可以由上位機來干預。由于PLC有著極好的穩(wěn)定性，所以設備的大部分控制功能都由PLC來實現(xiàn)，程序的整體結構如下LDM100MCM110MCRM110ANIX00LDM103LDM102LDIM105ANDM101ORX002ANDM103ORM104ORM105ORBOUTM104ANIM100ORX001LDM103OUTM105OUTM103OUTY430OUTM105LDIM105ANIM104OUTY431OUTM110OUTY432由此可得PLC梯形圖如圖6所示:

~~(mcrHiwPMioeWO4o-~~(mcrHiwPMioeWO4o-￥4JOo-o**3e-II，00WhimMETOC\o"1-5"\h\z-II~oMigHI用皖T431——IIo圖gpir梯形圖工作原理動力滑臺快進動力滑臺上的擋鐵壓下SQ2、M100常開觸點閉合,按下啟動按鈕SB1,X001常開觸點閉合,M103線圈通電,M103常開觸點閉合，使電磁鐵線圈Y430,Y432同時通電，此時，圖1中的換向閥2和換向閥4的左位進入系統(tǒng)，活塞桿快速右移，帶動動力滑臺快速進給。動力滑臺快速工進當擋鐵下壓行程開關SQ2時,M101常開觸點閉合,M104線圈得電動作，使電磁線圈Y432失電。此時圖1中換向閥2的左位和換向閥4的常態(tài)位進入系統(tǒng)，從而使活塞桿右移速度減慢，帶動動力滑臺工作進給。動力滑臺快退當動力滑臺工作進給到終點，擋鐵壓下行程開關SQ3時,M102常開觸點閉合，使電磁鐵線圈Y430,Y432同時失電，使Y431線圈得電。此時，圖1中的換向閥2（右位），換向閥4（常態(tài)位）進入系統(tǒng)使活塞桿快速左移，帶動動力滑臺快退。動力滑臺原位停止當動力滑臺快退到原位，擋鐵壓下行程開關SQ1,M100常開觸點斷開，使電磁鐵Y431失電，此時圖1換向閥2、4都是常態(tài)位進入系統(tǒng)液壓缸內無液壓油流入，活塞桿不動，動力滑臺原位停止。人機界面設計人機界面采用力控組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，力控組態(tài)軟件具有非常強大的現(xiàn)場組態(tài)和流程圖的繪制，通過組態(tài)軟件的PLC驅動，實現(xiàn)圖形與PLC內寄存器的動畫連接，從而可實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。.結語液壓動力滑臺工作循環(huán)是自動化程度較高的部件，其控制系統(tǒng)具有一定的復雜性。通過上位機中進行組態(tài)和編輯，下位機（PLC）實現(xiàn)電磁換向閥的控制，可以非