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第 2期 机 械 设 计 与制 造 2 0 1 2年 2月 Ma c h i n e r y D e s i g n Ma n u f a c t u r e 7 5 文章 编号 1 0 0 1 - 3 9 9 7 2 0 1 2 0 2 - 0 0 7 5 0 2 T S DS 4液压传动试验 台 P L C控制 系统的设计 米 李清香丁时锋 九江学院 机械与材料工程学院 ， 九江 3 3 2 0 0 5 De s i gn 0 f PL C c o n t r o l s y s t e m f o r TSDS4 t y p e h y d r a u l i c t r an s mi s s i on t e s t - b e d L I Q i n g - x i a n g ， D I N G S h i f e n g S c h o o l o f Me c h a n i c a l Ma t e r i a l s E n g i n e e r i n g ， J i u j i a n g U n i v e r s t i y ， J i u j i a n g 3 3 2 0 0 5 ， C h i n a l 【 摘 要】 博世力士乐T S D S 4 液压传动试验台 只提供简单的几个电 磁阀 驱动手动插口， 无法完成 ； 工程上复杂的液压传动与控制系 统试验， 对该试验台 进行电 控系 统设计改造很有必要。针对博世力士 { ；乐T S D S 4 液压传动试验台 进行了P L C 控制系 统的设计， 包 括P L C 选型、 输入／ 输出 扩展模块的选型、l ；开关电源的选型 及模拟量输入、 输出 模块的选型等， 给出了电源 接线图 和控制系 统P L C端子接线图 及 { }P L C与各 I ／ 0 、 A D和 D A扩展模块的接线图。该系统已 投入使用， 工作可靠， 效果良好。 { l 关键词 液压传动； 试验台； P L C； 设计 i } 【 A b s t r a c t 】 F o r B o s c h R e x r o th T s S 4 h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n t e s t - b e d o n l z p r o v id e s 咖 s i m p l e e le c 一{ l t r o m a g n e t ic v a l v e s o c k e t s m a n u al l y ， i t is h a r d t o c o m p l e t e c o m p l e x p r o j e c t s a b o u t h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n a n d{ ； c 。 r o l s y s te m te s t in g ．T h e ref o r e is n e c e s s ar y to r ef o r m fh e T S - D S 4 h y d rau lic r a n s m is s o n te s t - b e d A 凡 d th e { ； P L c c 。 s y s te m f o r B 0 s c h R e x r o th T S - D S 4 h y d r a u lic tra n s m is s _ 6 e d ∞ 6 e e n d e s d ， c h in 一 { ； c lu d e s P L C ’s ty p e s e le c tio n ，in p u to u tp u t e x p a n s io n m o d u le s e le c tio n ，s w itc h p o w e r s u p p ly an d th e a n a lo g u e { l in p ， fe 靶 fe o n an d S O 0 n ．M e a n w h ile th e h o o k u p s of 舭 h P a n d 舭h P L a ls h a y 凡 l l g iv e n 6 15 w e l l t h e w ir i n g d ia g r a m s b e t w e e n t h e P L C and th e Y O ， A D and D A e x p a mio n m o d u l e h a v e al s o 2 b e e n d e s ig n e d i n d e ta i l s ． e s y s t e m h a s b e e n p u t i n t o Ll 3 e ， w h ic h is v e r ifi e d to b e r e l i a b l e and g o o d i n e f f e c t s ． ； K e y w o r d s H y d r a u l i c t r a n s mi s s i o n ； T e s t - b e d ； P L C； D e s i g n ； 中图分类号 T H1 6 ， T P 2 1 1 ． 3 文献标识码 A 1 弓 I 言 台 进 行 电 控 系 统 设 计 ， 在 此 对 该 一 D s 4 液 压 传 动 试 验 台 电 控 系 液压传动试验台主要是由试验操作台、液压传动系统和电 统采用了P L c 控制 。 控 系 绕 组 成 。 试 验 操 作 台 是 试 验 的 操 作 平 台 ， 它 为 试 验 提 供 需 要 2 P L C控带 IJ 系统方案设计 的试验元件和元件间的连接接口， 同时试验操作台也是特殊元件T S D S 4液压传动试验台P L C控制系统设计方案采用欧姆 的固定平台。 液压传动系统主要是由液压源和各种液压控制元件 龙的P L C 。 根据工程上较复杂的液压传动与控制系统试验所需的 及液压辅件组成的回路，电控系统传统上采用继电器一 接触器控 控制点数和数据采集情况，增加相应的Y O模块、 D ／ A和A ／ D模 制 ，但现在很多液压传动试验台电控系统是采用 P L C控制 。 块 ， 并把所有的接线以快插的方式引致面板上， 再在面板上增加 T S ～ D S 4液压传动试验台是德国博世力士乐生产的液压试验台， 少量的关键按钮， 例如， 急停。考虑到 P L C的输出功率不够， 在此 该试验台只提供简单的几个电磁阀驱动手动插口， 因此无法完成 增加专门的电源模块。 具体的试验控制操作采用上位机的组态软 工程上复杂的液压传动与控制系统试验。 为了能够完成工程上复 件和 C X - P R O G R AM ME R来实现， P L C与上位机之间用 R S - 2 3 2 杂的液压传动与控制系统试验， 必须对该 I S D S 4液压传动试验 或 U S B的方式来通信。 ★ 来稿日期 2 0 1 1 - 0 4 - 0 5 -k 基金项 目 国家科技支撑计划资助项目 2 0 0 9 G J C 5 0 0 5 1 ， 江西省星火计划项目 2 0 0 9 C X A 0 2 3 0 0 工中整体叶轮无过切现象， 加工过程平稳 ， 从而验证了加工轨迹 和后处理器的正确性， 加工得到的实物， 如图 5 所示。 5结束语 对运动形式复杂的 B VI O 0双转台五轴数控机床运动学求解 进行了较为详细的论述， 推导出该机床后置处理转角计算公式和 坐标转换计算公式。并且实现了 B V 1 0 0 五轴数控机床专用后置 处理程序。在该设备上加工叶轮等复杂零件的应用表明， 开发的 专用后置处理程序生成的数控程序可以满足 B VI O 0五轴数控机 床实际加工的需要。 参考文献 [ 1 ] 唐清春， 吴汉夫． C A M后置处理技术现状与发展趋势[ J ] ．机械， 2 0 0 9 1 2 4 3 4 5 ． [ 2 ] 唐清春， 吴汉夫． 叶片五坐标联动加工后置处理开发及应用[ J ] ． 汽轮机 技术， 2 0 0 9 ， 5 1 6 4 7 5 ． 4 7 7 ． [ 3 ] 唐清春， 吴汉夫．基于C i m a t r o n E的四轴后置处理软件开发[ J ] ． 组合机 床与 自动化加工技术 ， 2 0 0 9 6 1 5 1 7 ． [ 4 ] 何永红， 齐乐华， 赵宝林． 双转台五轴数控机床后置处理算法研究[ ． 数控技术， 2 0 0 6 1 9 - i I ． [ 5 ] 刘雄伟． 数控加工理论与编程技术[ M] B 京 机械工业出版社， 2 0 0 3 ． [ 6 ] 龚沛曾， 杨志强， 陆慰民．V i s u a B a s i c 程序设计教程[ M] ．北京 高等教 育出版社 ， 2 0 0 7 ． 7 6 李清香等 T S D S 4液压传动试验台P L C控制系统的设计 第2 期 3硬件系统配置选型 3 ． 1 P L C选型 由于电控系统主要是通过上位机和 P L C控制液压阀的动 作， 输入点虽然比较多， 但大多数都是开关量输入输出。 考虑到试 验台的位置有限，除了几个重要的输入需设置实物面板按钮， 其 他的开关量输入都为虚拟输人，所以一般 1 6点和 2 4点输入的 P L C都可以。考虑到速度位移的检测用光栅传感器 ， 输入的频率 比较高， 输出点也不超过 1 6点等特点， 在此选用 C P 1 H - X 4 0 D T D型 P L c 。此 P L C属于小型P L C， 价格便宜， 且在增加少量扩展 模块后就能够满足工程上液压传动试验系统的要求。 3 ． 2 P L C扩展模块的选型 ． 由于 c P 1 H _ ．X 4 0 D T 型P L C不自带继电器输出，只带晶体管 输出， 所以要增加继电器输出模块。 可与之匹配的有几 模块， 只是输 出输 点不同， 在此扰噌加 2 块I ／ O模块C P M1 A - 2 0 E D R1 ， 即共增加 了2 4 点输 和 1 6 点输出。由于要对液压系统的压力信号进 集， 所以要用到A ／ D转换 块， 在止 匕 噌由 Ⅱ 2 个A ／ D模块。作为个 试验陛 质的控制系统， 为了达到能够全面的工程试验目的， 在此增加 1 个 A模块C P M1 A - A D 0 4 1 ， 以便能够实 压 佣 的棱 馐 出[5 - 6 ] 。 3 ． 3 电源选型 在电源方面， 比例阀都自带电源功放单元 ， 所有的电磁阀及 其他的电气部件的额定电压都为 2 4 V D C，且最大输出功率在 4 0 0 W以下 ，且一般电源功率匹配是 0 ．8的关系，所以在此选用 S P - 5 O 0 2 4开关电源。 3 ． 4其它资源配置选型 1 试验台电气元件选型。正确合理的选用电气元件 ， 是控 制电路安全、 可靠工作的重要保正。根据系统的工作环境和工作 要求 ，选择电气元件。 2 光栅传感器和压力传感器等选型。 C P 1 H- X 4 0 D T D型 C P U自带了4组高速输入端口， 最高输入频 率可达 1 0 0 k H z 。由于博世力士乐的单活塞杆液压缸行程速度是 0 ． 5 r d s ，根据具体条件选择栅距为 0 ．0 2 m m的S G C - 4 ．2型光栅传 感器， 输出信号为 2 4 V D C电平信号， 可以直接输入 P L C的高速 口。根据液压泵的额定压力为 5 MP a ， 压力接口为 M2 0 x 1 ． 5 ， 还有 电流信号的抗衰减性好 ，因此压力传感器选用 P T 2 1 0 B 一 5 MP a G 1 ／ 4 - 4 ／ 2 0 m A D I N型压力变送器 传感器加变送器 ， 能满足测量 压力范围和信号输出范围的要求。 4 P L C控制系统硬件接线图 4 ． 1输入／ { 俞出地址分配 c P IH - x 一 蓬 lH I c 1 0 0 I O1 1 0 2 1 0 3 1 0 4 l o 6 I O 0 I O l 1 0 3 1 0 4 l 0 6 I-I N C l C O Ml C O Ml C O MI c o Ml 0 5 1 0 7 I C O M1 0 2 I C O Ml 0 5 l 0 7 I 图 1 控制系统 P L C端子接线图 确定了试验台控制任务和选择好 P L C机型后， 就要具体安排 输入、 输出的配置， 并对输 入、 输出地址进行分配。此液压传动试验 台的输入信号既有开关量信号， 又有模拟量信号 ， 同时在开关量信 号中， 还存在有高频信号， 另外由于本液压传动试验系统是开放型 的，故控制系统中除了高频信号和模拟量信号的输入地址有要求 外， 其他信号的输入地址可以在编程时确定。 T S - D S 4 液压传动试验 台P L C控制系统的输入偷 出地址分配睛况， 如图 1 一 图2 所示。 4 ． 2 P L C控制系统硬件接线图 P L C与各 I ／ O、 A D和 D A扩展模块的接线，如图 1 、图 2所 示。电源接线， 如图3 所示。 图 2 I ／ O、 AD及 DA扩展模块接线图 图 3电源接线图 图 4液压传动 系统某工程试验 图 5结论 针对博世力士乐 T S D S 4液压传动试验台进行了 P L C控制 系统的设计， 重点进行了P L C选型、 输入偷 出扩展模块的选型和 模拟量输入、 输出模块的选型等， 给出了P L C及其扩展模块的接 线图和电源接线图。该系统已投入使用， 能够对工程上各种复杂 的液压传动与控制系统进行试验。试验结果表明 该 T S - D S 4液 压传动试验台P L C控制系统具有通用性强， 结构简单， 控制原理 易懂， 容错『生好等特点。该系统使用时工作可靠， 效果良好。 参考文献 [ 1 ] 王文深． P L C 控制的多功能液压教学综合实验台的研制[ J ] _ 液压与气 动 ， 2 0 0 3 1 0 3 - 4 ． [ 2 ] 周星元． 应用 P L C改造液压基本回路实验台[ J ] ．武汉科技学院学报， 2 0 0 1 ， 1 4 2 6 2 - 6 5 ． [ 3 ] R e x r o t h B o s c h G r o u p ． 工业液压产品目录． [ 4 ] 刘明芹． 可编程控制器入门与应用实例 欧姆龙 C P M 2 A系列[ M] ． 北 京 中国电力 出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 5 ] 霍罡， 樊晓兵， 等． 欧姆龙 C P 1 HP L C应用基础与编程实践[ M] ． 北京 机械工业出版社． [ 6 ] 王辉．P L C原理及应用[ M] ．北京 人民邮电出版社， 2 0 0 9 ．
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