基于PLC和组态王的液压舵机维修训练平台设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 1 0期 基于 P L C和组态王的液压舵机 维修训练平台设计 姚 刚， 郭文勇 ， 王素华 海军工程大学 动力工程学院 ， 湖北 武汉4 3 0 0 3 3 摘要 针对 目前舰员对舰艇液压系统维修能力偏弱 的问题 ， 设计 了基于 P L C和组态王的液压系统维修训练平台。详细 阐述了系统 的 结构 、 原理及 软硬件设计 。该平台已投入运行 ， 应用效果 良好 。 关键 词 P L C组态王 ； 液压舵机 ； 维修训练 中图分类 号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 0 0 0 2 8 0 4 Th e De s i g n o f R e p a i r Tr a i n i n g Pl a t f o r m Ba s e d o n P LC a nd Ki n g Vi e w f o r t he Hy d r a u l i c S t e e r i n g Ge a r Y A0 Ga n g， GUO We n - y o n g， WANG S u - h u a C o l l e g e o f P o w e r ， N a v a l U n i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g ， Wu h a n 4 3 0 0 3 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T o d e a l wi t h t h e w e a k a b i l i t y o f t h e c r e w i n w a r s h i p h y d r a u l i c s y s t e m r e p a i ri n g ，a Re p air T r a i n i n g P l a tf o r m Ba s e d o n P L C a n d K i n g Vi e w f o r t h e Hy d r a u l i c S t e e rin g Ge a r i s d e s i g n e d ．T h e s y s t e m s t r u c t u r e ， t h e s y s t e m p rin c i p l e ， t h e d e s i gn o f h a r d w a r e a n d s o f t wa r e a r e d e s c ri b e d i n d e t a i l ． T h e p l a t f o rm h a s a l r e a d y H I B i n s p o t ， wo r k s we l 1 ． Ke y wo r d s P L C k i n g v i e w； h y d r a u l i c s t e e ri n g g e a r ； r e p a i r t r a i n i n g 0 引言 液压系统在舰艇上得到了 日益广泛的应用 ．已成 为舰艇各系统设备 的重要组成部分 ．然而在实际使用 中发现 ， 舰艇液压系统 由于机理复杂 ， 故障隐蔽 ， 排 除 困难 。 舰员往往无从下手。基于此 ， 本文开发 了一套基 于 P L C及组态王的舰艇液压舵机维修训练平台 1 总体要求 以阀控型液压舵机为蓝本进行设计 ．训练人员根 据模 拟 运 行 的舵机 液 压 系统 工作 状 态 ．如通 过 观察 虚 拟面板压力表 、 温度表 的指示 ， 判断 系统故障 ， 并在液 压实验 台上进行对应故障部件的修理 ．如更换管接头 密封 、 清洗过滤器滤芯 、 平衡 阀拆装和修理、 更换 电磁 换向阀电磁铁 、 调整溢流阀压力 、 更换传感器及仪表等 工作 。该平 台的操作主要包括故障设置 、 系统演示 、 故 障判断、 故障维修 、 故障测试 、 情况记录 6个部分。 2 总体原理及结构设计 舰船液压舵机维修训练平台采用实物和虚拟相结 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 1 4 作者简介 姚 刚 1 9 8 4 - ， 男 ， 湖北武汉人 ， 工程师， 硕士 ， 主要研究方 向为液 压及机械密封。 2 8 合的方式 ， 主要由机旁控制计算机 、 控制系统和舰艇液 压系统模拟台架等组成。其原理 图和总体结构图分别 如图 1 、 图 2所示 。 图 1 维修训练平台总体原理图 图 2维修训练平台总体结构图 计算机采用组态王编程 ， 作为上位机 ， 通过 P L C控 制液压台中电磁阀的通断 ．从而达到控制液压系统的 E t 的。 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 1 0 ． 2 0 1 3 3 硬件设计 3 ． 1 液压 系统设 计 试验 台架部分如图 3所示 ． 主要 由变频 电机、 叶片 泵 、 柱塞缸 、 舵 叶、 各类 电磁阀及手动阀、 过滤器 、 蓄能 器 、 压力表 、 位移传感器 、 温度传感器 、 压力传感器 、 行 程开关等仪器组成 。系统采用叶片泵供油 ，额定压力 6 ． 3 MP a 。 流量 8 0 L ／ mi n ， 供油压力 由溢流阀调整 。系统采 用并联结构 ， 根据维修训练 的需要 ， 可以设置各种故障 模块 ， 如过滤器更换 、 溢流阀调整 、 压力表校正 、 管接头 密封件更换等 。各故障模块采用快插接头接入主油路。 各故障模块支路的通断 由方向阀控制 。负载流量 由调 速阀进行调整 。为了保证故障模块不污染主油路 ， 在每 个故障模块前还装有过滤器。 电磁阀 阀门 右舵 图 3液 压 系统 设 计 图 3 ． 2电气控制设计 1 P L C 由液压台设计 图中可知 ．用 于控制电磁 阀的 P L C 输出点至少应为 1 3点 用于控制 电磁阀的开闭以及变 频 器的输入 。 输人点至少应为 4点 分别为位移传传 感器 、 温度传感器、 2个压力传感器的输 出 。经综合考 虑 ． 确定 P L C选用三菱 F X2 N 一 6 4 MR， 其主要参数为 输入／ 输出 3 2 ／ 3 2点 基本指令 2 7种 步进梯形指令 2 种 ； 应用指令 1 2 8种 ； 实时时钟 内置于基本单元中 ； 内置 8 K容量的 R A M存储器． 最大可以扩展到 1 6 K； 可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块 可在程序运行中写入指令 2 A ／ D、 D ／ A模块 F X 2 N一 4 AD将模拟信号转换为数字信号输入至 P L C中 包括压力、 位移 、 温度共 4路信号 ； F X 2 N 一 2 D A将 P L C输出的数字信号转换为模拟 信号 变频器信号 。 3 变频 器 本试验 台选用 的是三菱 F R E 7 4 0 3 ． 7 K W 型的变 频 器 。 图 4为控制电路部分 电气接线 图。 图 4电气接线设计图 平台总体实物图如图5所示。 堆 、 一 输出 4 V DC 十 一 | 矗十一 2 4 V DC 图5液压舵机维修 训练 平台实物 图 4 软件设 计 4 ． 1 P L C 编程 P L C的用户程序 ．是设计人员根据控制系统 的工 艺控制要求 ， 通过 P L C编程语言的编制规范 ， 按照实际 需要使用的功能来设计 的。只要用户能够掌握某种标 准编程语言 ． 就能够使用 P L C在控制系统中． 实现各种 自动 化控 制功 能 。 根据国际电工委员会制定 的工业控制编程语言标 准 I E C 1 1 3 1 3 ， P L C有五种标准编程语言 梯形 图语 言 L D 、 指令表语言 I L 、 功能模块语言 F B D 、 顺序功 能流程图语言 S F C 、 结构文化本语言 s T 。这五标准 编程语言． 十分简单易学。 1 梯形图语言 ； 2 指令表语言 ；