基于 PLC 的液压实验台控制系统改造.pdf

2 0 1 4年 8月 第 4 3卷 第 8期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u r i n g E n g i n e e r i n g Ag u． 201 4 Vo 1 ． 43 No ． 8 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 5 0 9 X ． 2 0 1 4 ． 0 8 ． 0 l 1 基 于 P L C的液压 实验 台控 制 系统 改造 黄伯志， 赵轲 ， 邓昌奇， 廖辉 广东石油化工学院 机电工程学院， 广东 茂名5 2 5 0 0 0 摘要 通过对 目前液压实验台进行分析 ， 以速度换接 回路 为例 ， 采用 P L C对液压 系统 实验 的电气 控制 系统进行改造 ， 重点介绍了 P L C控制 系统的设计以及液压实验台的实现过程。实验表 明， 采 用 P L C对液压 实验 台进行 自动控制 ， 系统具有 良好的运行特性和灵活性。 关键词 液压 实验 台； P L C； 控制 系统 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 B 文章编号 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 4 0 8 0 0 4 7 0 3 随着工业 技术 的快速发 展， 可编程序控 制器 P L C 广泛应用在液压系统控制与监控方面。目前 液压实验台设备主要是由电气控制系统与液压运行 装置 2 个部分组成 ， 实验台计算机控制系统的软硬件 都是基于 Wi n 9 8系统的， 存在内容 固定、 控制方式单 一 、柔f生 差等缺陷。因此， 本文采用 P L C对液压实验 台进行改造， 以满足相关液压实验的需求u J 。 1 液压 实验台的 电气控制 系统 改造 1 ． 1 实验 台的组成 实验台主要 由2个部分组成 电气控制系统与 液压运行装置 J 。实验台有 2个泵 1个定量泵 和 1 个变量泵 ， 其各配有 1 个 电动机。在实验台上拼 装实验系统 ， 实验 台油路连接采用快速接头 ， 搭建 换接不同的液压 回路。为了满足 当前液压实验 的 需要 ， 在进行液压实验 台的电气控制系统改造 中， 在原有继 电器控制系统 的基 础上 ， 设 计 了转换 接 口， 加入 了 P L C控制系统 。 1 ． 2主 电路 设 计 实验 台以三相交 流 电为动力 ， 电动机 M1和 M2分别采用直接启动方式 ， 其 中 M1拖动定量泵 ， M2拖动变量泵 。改造后 的液压实验台要求能够根 据需要选择合适 的液压泵 ， 因而拖动泵 的电动机要 求能够进行正转运行、 点动控制。改造后的实验台 电气控制原理如图 1 所示。 2 P L C控制系统设计 由液压实验台的控制系统可知 ， 把指令信号作 1 F U 2 J KM2 F R 1 【 I l F R 2 K M 、 I l L_1 L_ 1 L-1 L _1 L _] L -1 r _ J r _ J r _ J r - J r _ J r _ J 图 1 电 气原 理 图 为 P L C的输入 ， 由 P L C输 出的控制信号则驱动实 验装置上各个 电磁 阀的电磁铁 ， 进而控制液压系统 油路的流动方向， 从而使实验台处于不 同的工作状 态 ， 达到控制系统 的目的。 通过对液压系统控制要求的分析可知 ， P L C的 输入元件包括总启动 S B 0， 总停止 S B 1 ， 2个 电动机 启动 S B 2 、 S B 3 ， 2个电动机停止 S B 4 、 S B 5 ， 手动 、 自 动选择切换开关 S A， 4个行程开关 S Q 1一S Q 4以及 2个 电磁铁控制按钮 S B 6 、 S B 7 ； 输 出元件包括指示 灯 HL ， 2个继电器线圈 K M1 、 K M 2， 4个电磁铁线圈 Y A 1～ Y A 4 。系统共有 1 3个开关量输入点 ， 7个开 关量输出点 ， 所以选用 F X 2 n一 3 2 MR一 0 0 1型 P L C ， P L C的 I ／ O地址分配见表 1 ， I ／ O分配图如 图 2所 示 。 收稿 日期 2 0 1 40 52 1 作者简介 黄伯志 1 9 8 7 一 ， 男， 广东茂名人， 广东石油化工学院助理实验师， 主要从事数控机床实习教学工作。 4 7 2 0 1 4年第4 3卷 机械设计与制造工程 表 1 I ／ O地址分 配表 罗 X 0 Y 0 一 X 1 Y 1 罗 X2 X3 Y 2 X4 X5 F x2 N Y3 X6 P L C Y4 X7 Xl O y5 X1 l XI 2 Y6 Xl 3 X 1 4 C OM C OM I I 图2 I ／ 0分 配图 3 P L C控 制液压 实验 台功能 的实现 以计算机作为上位机、 P L C作为下位机来控制 的液压实验台， 可以作为液压元件性能试验和液压 回路实验的平 台。在学习液压传动与气压传动知 识的基础上 ， 也可以 自行编写 P L C程序 ， 设计更 多 的液压回路 ， 实现对液压基本 回路的 自动控制。 48 3 ． 1液 压 回路 系统 图 速度换接 回路 的作用是使执行元件在一个工 作循环中从一种速度切换 到另一种速度 。用 2 个调速阀串联， 调速阀Ⅱ的流量比调速阀I 的流量 小 ， 从而实现 2种慢速的换接 ， 如图 3所示 。 占 占 S Q3 S Q4 图 3 速度换接 的液压 回路 系统图 3 ． 2液压 回路 系统 图分析 对液压 回路系统图以及表 1进行分析可知 ， 在 自动情况下 ， 按相应的按钮 ， 将定量泵启动， 然后将 控制面板上的手动／自动开关转到 自动位置。在控 制面板按 下 S B 7按 钮 ， Y A 2得 电， 活塞 杆快速 返 回， 直至压到行程开关 S Q 1时， 即活塞杆到原位 ， 此时 Y A1 、 Y A 3 、 Y A 4得电 ， 活塞杆实现快进 ， 当压 到行程开关 S Q 2时 ， Y A1 、 Y A 4得电， 进油路走调速 阀 I ， 活塞慢速实现 一工进 ； 当压 到行程开关 S Q 3 时 ， Y A 1得电， 此时进油路走调速 阀 I、 Ⅱ， 活塞慢 速实现二工进 ； 当压 到行程 开关 S Q 4时， Y A 1失 电， Y A 2得电， 油路反 向， 活塞杆快速返 回； 当压到 行程开关 S Q 1时 ， 即活塞杆停止在原位 ， 液压缸原 位卸荷。 3 ． 3 元件动作顺序表 对液压系统图中各动作过程进行分析可知该 系统的工作情况 快进一工进二工进 快退 ， 从而得出该液压回路元件动作顺序 ， 见表 2 。 L 川 m 舵 M 眦 O 1 2 3 4 5 2 3 4 6 7 明 g } g } 昭 g j g } 队 g j 2 0 1 4年第 8 期 黄伯志 基于 P L C的液压实验台控制系统改造 表 2 元件动作顺序表 3． 4 P L C的控 制 程序 根据上述分析 ， 在计算机上采用 G X D e v e l o p e r 三菱软件编写程序 ， 编好后 ， 进行运行监控。使用 三菱编程电缆连接 P L C的通信接口与计算机接 口， 设置好通信参数 ， 将梯形 图下 载到 P L C 。速度 换接回路梯形图如图 4所示 。 4 结论 实践证 明液压 实验 台经改造后 ， 采用 P L C对 C A T液压实验 台进 行控制 ， 不 仅克服 了继电器控 制系统的可靠性差 、 响应时间慢等缺点 ， 而且简化 了控制线路 ， 增强了控制 系统的功能 。本文对液压 实验控制系统的设计 ， 能够满足当前液压实验 台的 需求 ， 具有一定 的参考价值 。 参考文献 [ 1 ] 郑胜利． 可拆式液压实验 台的电气控制系统改造 [ J ] ． 煤 矿机 械 ， 2 0 0 6 ， 2 7 1 1 1 2 61 2 7 ． 图 4 速度换接 回路梯形 图 许光君． 液压教学实验 台的 P L C控制 系统设 计 [ J ] ． 辽宁 省 交通高等专科学校学报 ， 2 0 0 8 ， 1 0 6 5 65 9 ． 王相琳． P L C在液压动力系统实验装置控制 中的应用 [ J ] ． 煤 矿机械 ， 2 0 1 0， 3 1 3 2 0 02 0 2 ． 卞和营． s 7 _ 2 0 0 P L C在液压回路实验 台控制 中的应用 [ J ] ． 煤 矿机械 ， 2 0 0 9， 3 0 2 1 8 01 8 1 ． 王 守城 ， 容一 鸣． 液压与气压传 动[ M] ． 北京 北京 大学 出版 社 ． 2 0 0 9 ． 钟 肇新 ， 范建东． 可编程控制器 原理 及应用 [ M] ． 广 州 华南 理工大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 孙小权． 基于 P L C的液压 实验 台控制 系统改造设 计 [ J ] ． 应 用科技 ， 2 0 0 6， 3 3 1 1 2 32 5 ． The Re f o r m o f Co n t r o l Sy s t e m o f Hy dr a ul i c Ex pe r i me nt a l Ta b l e Ba s e d o n PLC HUANG Bo z hi ，ZHAO Ke．DENG Cha n g q i 。L I AO Hui G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f P e t r o c h e m i c a l T e c h n o l o g y ， G u a n g d o n g Ma o m i n g ， 5 2 5 0 0 0， C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e c u r r e n t h y d r a u l i c e x p e r i me n t a l t a b l e ，i t r e f o r ms t h e e l e c t ri c c o n t r o l s y s t e m o f t h e h y d r a u l i c e x p e r i me n t a l t a b l e wi t h PLC，i n t r o d uc e s t he P LC c o n t r o l s y s t e m d e s i g n a n d r e ali z a t i o n p r o c e s s o f h y d r a u l i c e x p e rime n t a l t a b l e ． An aly s i s a n d p r a c t i c e s h o w t h a t t he PLC c o n t r o l h y d r a u l i c e x pe r i me n t al t a b l e h a s t h e b e t t e r o p e r a t i n g p e r f o r ma n c e a n d f l e x i b i l i t y ． Ke y wor ds Hy d r a ul i c Ex p e r i me nt al Ta b l e；P LC；Co n t r o l S y s t e m 4 9 1 1 {