基于VB与PLC的智能加载液压机控制系统设计.pdf

2 0 1 2年 1月 第 4 0卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T OOL ＆ HYDRAUL I CS J a n ．2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 2 I X I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 1 6 基于 V B与 P L C的智能加载液压机控制系统设计 喻文清 ，毛卫平 ，张聪华 1 ．江苏大学机械工程 学院，江苏镇江 2 1 2 0 1 3 ； 2 ．宝钛集 团宝色特种设备有限公 司，陕西宝鸡 7 2 1 0 1 4 摘要设计一种基于 V B 6 ． 0与三菱 M E L S E C Q系列 P L C的智能加载液压机控制系统，介绍了该系统的硬件组成和软件 设计。实践结果表明， 该系统具有比较好的实时性和可靠性。 关键词智能加载；液压机；V B语言；P L C 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 2 0 4 4 3 De s i g n o n Co nt r o l S y s t e m o f Hy dr a u l i c Pr e s s wi t h I nt e l l i g e nt Lo a d i ng Ba s e d o n VB ＆ PLC YU W e n qi n g ，MAO W e i p i n g ，ZHANG Co ng h ua 1 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，J i a n g s u U n i v e r s i t y ，Z h e n j i a n g J i a n g s u 2 1 2 0 1 3 ，C h i n a ； 2 ． B a o T i G r o u p B a o s e S p e c i a l E q u i p m e n t C o ． ，L T D，B a o j i S h a a n x i 7 2 1 0 1 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h e c o n t r o l s y s t e m o f h y d r a u l i c p r e s s w i t h i n t e l l i g e n t l o a d i n g w a s d e s i g n e d b a s e d o n V B 6 ． 0＆ M E L S E C - Q s e r i e s o f Mi t s u b i s h i P L C．I t s h a r d w a r e c o n s t i t u t i o n a n d s o f t wa r e d e s i gn we r e i n t r o d u c e d ．Th e s y s t e m wa s a p p l i e d i n a p l a n t ． Th e r e s u l t s h o ws i t h a s g o o d r e a l t i me p e rf o r man c e a n d r e l i a b i l i t y ． Ke y wo r d s I n t e l l i g e n t l o a d i n g ； Hy d r a u l i c p r e s s ； VB l an g u a g e ； P L C 文 中介绍的液压机是一种用于板料 冲压成形 的新 型加工设备。其工作介质是液压油 ，通过液压缸产生 的作用力使板料发生塑性变形。一般冲压零件的质量 受包括零件的几何形状、材料、润滑等众多因素的影 响。零件冲压成功与否主要取决于冲压过程中材料的 流动方式，而压边力是控制材料流动的重要参数。压 边力过小 ，无法有效地控制材料的流动，板料很容易 起皱；压边力过大，虽然可以避免起皱，但拉破趋势 会明显增加 ，而且模具和板料表面受损的可能性亦增 大 ，影 响模具 寿命和板料质量 。这种液压机 的一个 显 著特点就是以带有1 2个专用组合式顶出杆的液压垫 代替液压滑块，液压垫力可以根据用户的要求实现连 续变化 ，从而改变 了以往 冲压过程 中压边 力恒定 的情 况 ，提高了冲压件的质量。 目前 一般的液 压机 控 制 系统 大多 采 用 P L C构 成 的控制 系统 。但 P L C构成 的控 制 系统 不 能实 时检 测 液压机的工作状态 ，尤其是不能实时控制液压垫上各 个顶出杆力 ，这样就使得冲压件质量不高。作者给出 的以P L C和工控机联合控制的液压机控制系统，可 以实时、准确控制液压垫力 ，可实现变压边力下的板 料成形。同时 ，良好的图形界面给操作和压制参数如 压力和速度的修改带来了很大的方便。 1 控制系统硬件构成 控制系统采用工控机和 P L C连接，总体控制方 案如 图 1 所示 。 由 行 总 线 簧 囊 lI蠢 0羹 II 器 按 钮开 关 行 程开 关 选 择开 关 图 1 控制 系统框 图 选用台湾研华工控机 ，这种工控机除一般计算机 常规配置外，还配有数字量输 输出模块 、模拟量 输 输出模块、计数器卡等，主要用来完成传感器 的数据采集、显示 、存储 以及 比例泵、比例 阀的控 制。P L C选用 的是 日本 三菱 产 的 M E L S E C - Q 系列 P L C，这种 P L C采用模块化结构，由电源模块 、C P U 模块、输入模块、输出模块、串行通讯模块五大模块 组成 ，主要用来控制各种 电磁阀的动作 。工控机与 P L C之间采用串行通讯，这种控制模式既可以发挥计 算机信息处理能力强、信息显示界面好的优点，又可 以充分利用 P L C实时控制性能好 、可靠性高的特点。 2 控制系统软件设计 2 ． 1 P L C软件 设计 2 ． 1 ． 1 程序设计 方法 用梯形图编辑语言，程序从左侧的纵向母线向右 收稿 日期 2 0 1 0一l 2一l 4 作者简介喻文清 1 9 8 3 一 ，硕士研究生，研究方向为液压与电气控制。E m a i l y u w e n q i n g O 0 7 1 6 3 ． c o m。 4 6 机床与液压 第4 0卷 2 ． 2 ． 2工控机和 P L C的串行通信 实现上位机和 P L C的通信有两种方法 一种是 上位机可 以用专用的组态软件实现与 P L C的通信， 另外一种是用 V B或 V C自己写监控界面以达到与 P L C通信。文中采用 V B 6 ． 0编写界面实现与 P L C的 通信。V B 6 ． 0提供 了串行端 口通信控件 MS C o m m， 该控件是 V B中用于串口发送和接收数据的 A c t i v e X 控件 ，利用它可以方便地访问串口。 M S C o m m控件提供了事件驱动和查询两种处理通 信的方法 ，其中事件驱动方法通过设置 C o m m E v e n t 、 R t h r e s h o l d等属性实现对 M S C o m m控件的 O n C o m m事 件驱动 ；查询方法则通常通过 O u t P u t 属性直接写输 出缓冲区，且通过 I n P u t 属性直接读输 入缓 冲区实 现。由于事件驱动方法程序响应及时、可靠性高，所 以该系统采用事件驱动方法实现工控机与 P L C之间 的串行通信 。M S C o m m控件常用属性如下 C o m m P o r t ，设定通信连接端口代号。程序必须指 定所要使用的串行端 口号 ，Wi n d o w s 系统使用所设定 的通信端 口与外界通信。 S e t t i n g s ，以字符串形式设 置并返 回波特率、奇 偶校验位 、数据位和停止位。 P o r t O p e n ，设定通信 口状态。 I n p u t ，字符写入输入缓冲区里。 O u t p u t ，字符写入输 出缓 冲区里 。 通信初始化串口程序如下 W i t h MS Co mm 1 ．Co mmP o r t 1 ．S e t t i n g s9 6 0 0， 8， e。 1 ．P o Op e nTr u e En d W i t h 3 结束语 经过实际测试 ，证明文 中所讨论 的基于 V B与 P L C的智能加载液压机控制系统的设计是可行的。初 步试验表明实际生成的液压垫力曲线与用户设定的 曲线拟合度较好，系统具有 比较高的实时性 、可靠 性。在此基础上，需要进一步提高控制系统 的精度 ， 补偿 由于液压系统 和机械 系统 引起 的误 差 。基 于 V B 与 P L C的智能加载液压机控制系统的设计具有实用 意义 。 参考文献 【 1 】 龚仲华 ， 史建成 ， 孙毅． 三菱 F X ／ Q系列 P L C应用技术 [ M] ． 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 6 ． 【 2 】 李志峰， 赵志诚 ， 张井岗． 基于 V B和 P L C的液压支架试 验台监控系统[ J ] ． 工矿自动化， 2 0 1 0 3 1 61 9 ． 【 3 】王兴晶． V i s u a l B a s i c 程序设计视频教程 [ M] ． 北京 人 民邮电出版社， 2 0 0 8 ． 【 4 】 范逸之， 陈立元． V i s u a l B a s i c 与 R S - 2 3 2串行通讯控制 [ M] ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 2 ． 上接 第4 3页 断电关闭状态 。然后将控 制 台上 的 “ 自动／ 手动 ”操 作杆切换到自动状态 ，按下 “ 自动起管”或 “自动 下管”控制按钮 即可实现相应工作 的自动控制。当 需要手动控制时 ，先要将“ 自动／ 手动”操作杆切换 到手动状态，然后再进行手动控制操作。 启动起管 自动控制后 ，油管上行，当油管接箍碰 到接箍探测器时，发出检测信号 ，起落机停止升管； 同时下闸板防喷器迅速关闭，延时 3 S 后 ，实现对油 管柱外径的密 封；卸压阀打开，延 时 1 S后 ，卸掉 上、下闸板密封腔内的压力；当传感器采集到的密封 腔压力数据接近零值时，上闸板防喷器打开 ，油管继 续上行。当接箍到达出1 3 时 ，修井人员发出信号，油 管停止上行 ；上闸板防喷器关闭，延时3 S 后 ，高压 平衡阀打开，延时 4 s ，补偿上、下闸板防喷器之间 的压力差 ；传感器检测下 闸板 防喷器的上、下腔压 力，当压力达到平衡后 ，控制下闸板防喷器打开 ，为 下一根油管的起升做好准备。 启动落管自动控制后，油管下行 ，当油管接箍碰 到接箍探测器时 ，发 出检测信号，起落机停止落管； 同时上闸板防喷器迅速关闭，延时3 S 后 ，实现对油 管柱外径 的密封 ；高压平 衡 阀打 开 ，延 时 4 S ，补 偿 上 、下闸板防喷器之间的压力差 ；传感器检测下闸板 防喷器 的上 、下腔压力 ，当压力达 到平衡 后 ，控制下 闸板防喷器打开 ，油管继续下行。当尾部接箍到达入 口时，修井人员发出信号，油管停止下行；下闸板防 喷器关闭，延时3 S后，卸压阀打开 ，延时 1 S后， 卸掉上、下闸板密封腔内的压力 ；当传感器采集到的 密封腔压力数据接近零值时，上闸板防喷器打开 ，为 下一根油管的下落做好准备。 整个起、下管柱工作过程中，上、下闸板防喷器 实现开、关密封，接箍探测器给出接箍通过防喷器时 的控制开、关信号 ，使上、下闸板防喷器之间进行倒 换，保证油管柱始终在密封状态下安全起下。 4结束语 通过液压防喷系统在采油现场的试验应用 ，验证 了系统的柔性密封副装置、油管接箍探测装置和压力 平衡控制装置的性能。结果表明该防喷系统各项性 能稳定 ，操作安全便捷 ，适合推广应用。 参考文献 【 1 】贾光政 ， 王学利， 哈明达 ， 等． 液压控制带压作业试验台 研制[ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 0 7 ， 3 3 6 3 0 3 2 ． 【 2 】 管志光 ， 苗秋华， 林明星． 基于 P L C液压系统参数检测 的研究[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 9 ， 3 0 8 1 6 71 6 8 ．