基于PLC的输送机液压系统控制研究.pdf

1 4 6 江西化工 2 0 1 3年第 1 期 基 于 P L C的输送 机液压 系统控 制研究 杨贵海 南昌大学科学技术学院 摘覃 本文结合步移式输送机的液压系统原理图， 在详细分析其工作过程的基础 上， 完成了I ／ O口分配、 P L C选型、 程序设计等研究内容， 此 P L C 控制系统能控制该液压系 统按预定要求顺序动作， 实现了设计目标。 关键词 液压输送 机P L C 1 前 言 步移式输送机是铸造车间的一种专用设备， 其功 用是有节奏的把输送小车向前移动一个小车的距离， 并能精准定位 。如图 l 所示。由于每个车体和车台 面连接之间的距离彼此相等， 故每个小车之间的节距 相等。输送小车步移和定位采用液压传动完成。 1 ． 滚道； 2 ． 滚轮； 3 ． 小车台面； 4 ． 铸型； 5 ． 回转铰轴； 6 ． 步移缸； 7 ． 车体； 8 ． 插销缸； 9 ． 导轮； 1 0 ． 定位缸。 图 l 步移式输送机传动示意图 根据小车的工作特点， 液压系统的执行元件采用 三种液压缸的配置方案， 见表 1 。三种液压缸结合 P L C 电气控制实现以下动作顺序 插销缸活塞上升 插销 、 定位缸下降 拔销 、 步移缸前进、 定位缸上升定位 插 销 ， 插销缸下降 拔销 、 步移缸后退返回。完成以上 动作循序的液压系统见图2 [ ， 电磁铁动作顺序表见表 2。 表 1 执行元件的配置方案 执行元件 功能 序号 名称 数量 l 步移液压缸 2 驱动小车移动 2 插销液压缸 2 连接步移缸和小车， 带动小车前移 3 定位液压缸 1 小车定位 2 0 1 3年 3月 基于 P L C的输送机液压系统控制研究 1 4 7 图2 液压系统原理图 表 2 电磁铁动作循环表 电磁铁状态 序号 信号来源 动作名称 1 YA 2 YA 3 YA 4Y A 5 YA 6 YA 7 Y A l 按下启动按钮 液压泵 1 、 2启动 2 按下运行按钮 插销缸插销 3 压下行程开关 S Q 3 、 S Q 5 定位缸拔销 4 压下行程开关 S Q S 步移缸前移 5 压下行程开关 s Q 2 定位缸插销 6 压下行程开关 S Q 7 插销缸拔销 7 压下行程开关 s Q 4 、 s Q 6 步移缸返回 8 压下行程开关 S Q 1 液压泵卸荷 3 P L C控 制设 计 根据步移式输送机的工艺流程及控制要求， 液压 系统采用基于 P L C的控制系统， 并且选用西门子 s 7系 列的P L C可编程控制器 J 。 3 ． 1 工作模式分析 工作时， 当插销油缸上升插入车体后 ， 定位缸才拔 销， 然后步移缸通过两个插销缸将输送小车向前移动 一 个小车的距离， 随之定位缸插销插入小车定位孔里 使小车定位。接着插销缸拔销， 最后步移缸返回原位， 等待下一个周期的步移动作。 步移式输送机的控制要求分为手动和 自动， 自动 又分单周期和连续。自动与手动控制通过转换开关来 实现。 手动方式 转换开关打到手动档时， 选择按哪个按 钮就运行哪个动作， 实现手动控制。手动方式供安装 调整与维修用， 即用按钮对步移式输送机的每一个液 1 4 8 江西化工 2 0 1 3年第 1 期 压缸进行单独控制。 自动单周运行 转换开关档转到单周档时， 按下运 行按钮， 各个缸按工艺要求的动作顺序一个周期的动 作后， 自动停在原始位。单周运行供检验用， 当系统处 在原始位时， 按下运行按钮 ， 各个缸按工艺要求的动作 顺序完成一个周期的动作后， 自动停在原始位。 连续运行 J E常工作用， 当系统处在原始位按下运 行按钮时， 系统周而复始地执行各步动作。 3 ． 2 I ／ O点的分配 3 ． 2 ． 1 输入输出点数的确定 输入点数的确定 总共需要输入点 1 9个。 1 步移缸、 插销缸、 定位缸的行程开关信号分别 为 S Q 1 、 S Q 2 、 S Q 3 S Q 5 、 S Q 4 S Q 6 、 S Q 7 、 S Q 8 ， 需 6个 输入点。 2 电机的启动按钮、 总停止按钮 、 另设运行按钮、 报警后的复位按钮， 需4个输入点。 3 手动、 单周、 连续三种工作方式选择开关 S A1 ， 需 3个输入点 。 4 六个动作单个动作的手动按钮， 需 6个输入 点 。 输出点数的确定 总共需要输出点 1 1 个。 1 输出信号用来控制接触器， 两个电机的接触器 控制线圈 K M。 、 K M2 ， 需要 2个输出点。 2 输出信号用来控制电磁阀， 四个 电磁阀的线 圈 1 Y A、 2 Y A 、 3 Y A 、 4 Y A、 5 Y A、 6 Y A、 7 Y A， 需要 7个输 出点。 3 警报灯 L D、 蜂鸣器 D L ， 需要 2个输出点。 实际的 I ／ O口地址分配如表 3 所示。 表 3 I ／ O口地址分配 输入地址 名称 输出地址 名称 1 0 ． O S Q1 Q O ． 0 K M1 1 0 ． 1 S Q 2 Q o ． 1 K M2 1 0 ． 2 S Q 3 S Q 5 Q o ． 2 3 Y A 1 0 ． 3 s Q 4 S Q 6 Q o ． 3 2 Y A 1 0 ． 4 S Q 7 Q o ． 4 6 Y A 1 0 ． 5 S Q 8 Q o ． 5 1 Y A 1 0 ． 6 S B 5插销缸插销 Q o ． 6 4 Y A 1 0 ． 7 S B 6定位缸拔销 Q o ． 7 5 Y A I 1 ． 0 S B 7步移缸前进 Q 1 ． 0 7 Y A I 1 ． 1 S B 8定位缸插销 Q1 ． 1 D L蜂鸣器 I 1 ． 2 S B 9插销缸拔销 Q 1 ． 2 L D l I 1 ． 3 S B 1 0步移缸退回 I 1 ． 4 S A I 手动 I 1 ． 5 S A1 单周 I 1 ． 6 S A1 连续 I 1 ． 7 S B 1 启动 I 2 ． 0 S B 2运行 I 2 ． 1 S B 3停止 I 2 ． 2 S B 4复位 3 ． 2 ． 2 P L C选型 根据 P L C的 I ／ O口， 输入 1 9个， 输出 l 1个， 选择 2 0 1 3年 3月 基于 P L C的输送机液压系统控制研究 1 4 9 德国西门子 s 72 0 0系列， 余量选择 2 0 ％。因此输入 总点数为 1 9 2 0 ％ 1 9 2 2 ． 8 ， 输出总点数为 1 1 2 0 ％ 1 l 1 3 ． 2 。故主机模块选择 C P U 2 2 6 C N 2 4入 1 6 出。 3 ． 3 控制程序设计 根据主机工艺流程要求， 用顺序控制设计法， 可以 绘出图 3顺序功能图 一 ’ J 。根据顺序功能图， 以步为 核心， 从起始步开始一步一步地设计下去， 直至完成。 图3采用了并行序列的结构， 并行序列开始成为分支， 当转换实现导致几个序列同时被激活时这些系列称为 并行系列。为了强调同步实现， 水平线用双线表示。 并行序列的结束称为合并 ， 在表示 同步的水平双线之 下， 只允许有一个转换符号。增加 MI ． 2步避免了两步 闭环的情况。 圈 3 顺序功能图 图3是处理单周期和连续工作方式的顺序功能 图， 以表示程序执行的顺序和条件， 在此基础上完成图 4所示的梯形图， 此梯形图用以转换为中心的顺序控制 梯形图的设计方法。由于自动程序 比较多。 仅给出部 分梯形图。自动操作程序梯形图包含了单周和连续操 作功能， 程序执行单周或连续取决于工作方式的选择 开关。 1 5 0 江西化工 2 0 1 3年第 1 期 4 结论 本文所设计的 P IE 控制系统能实现三种工作模 式 手动、 单周期和连续运行， 完成了预期的设计要求 ， 但其研究工作主要在软件方面， 相关的硬件设计仍有 很多工作要做 ， 有待做进一步研究。 参考文献 [ 1 ] 徐晓丹， 刘红艳． 输送机用 P L C控制液压拉紧装置 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 0 ， 2 4 5 4 6 ． [ 2 ] 王积伟， 章宏甲， 黄谊． 液压传动与控制[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 1 2 ． [ 3 ] 廖常初． P I E编程及应用[ M] ． 北京 机械工业出版 社， 2 0 o 8 ． [ 4 ] 朱凌宏． 基于 P IE 的液压驱动式机械手动作设计 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 l ， 3 9 6 7 9 8 0 ． [ 5 ] 李清虹 ， 吴龙． 基于 P L C的注塑机液压系统的控制 设计[ J ] ． 南通大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ， 1 0 4 2 2 2 5 ． [ 6 ] 李卫民， 丛树阳． 旋压成形液压机液压系统及控制 系统的设计[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 8 6 9 7 2 ． [ 7 ] 王全为． 基于 P L C的带式输送机控制系统[ J ] ． 煤 矿机械， 2 0 0 6 ， 2 7 9 1 5 01 5 1 ．