液压阀试验台计算机控制系统.pdf

第 3期 总第 1 6 6期 2 01 1年 6月 机 械 工 程与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0M AT1 0N NO ． 3 J un ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 1 0 3 ． O l 3 1 一 O 2 液压 阀试验 台计算机控制 系统粜 安春梅 ，廉 自生 太原理工大学 机械工程学院 ，山西 太原0 3 0 0 2 4 摘要针 对传 统的液压阀试验 台精度不高 、自动化程度低等缺 点，采用 电磁 阀、西门子s 7 2 0 0系列 P L C和 V i s u a l B a s i c 6 ． 0改进设 计 了煤矿液压支架用阀试验 台，实现 了试验控制和数据采集 的 自动化 ，提高 了实验效 率。其数据的采集 和设备的控制 由 P L C等现 场设 备完成 ，V B则 主要 完成数 据通信 、网络管理 、人机界 面和 数据处理 等功能。 关键 词 液压 阀 ；试 验 台 ；P L C 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 2 T P 2 7 3 ． 5 文献标识码 A 0 引言 液 压支架 用 阀做 为 煤 矿 液 压 支 架 的关 键 控 制 元 件 ，其性 能的好 坏直 接影 响 到整个 液压 系统 。液 压 阀 试 验 台的研制 为液压 阀提供 了必备 的试 验条件 ，具 有 重 要 的工 程应用 价值 ，本 文采 用 了西 门子 S 7 2 0 0系 列 P L C，结合 液压 阀试 验 台液压 系统 的控制 要 求 ，开 发 了一套 新型 液压 阀试验 台控 制系统 。 1 液 压 阀试验 台的 工作原 理 液 压支 架用 阀试 验 台控 制 系统 液 压 原理 图 如 图 1 所 示 。液 压 阀试 验 台系统 由液 压系统 和油 液系统 两部 1 一滤油器 ；2一温度计 ；3一油泵 ；4一乳化液泵 ；5一电机 ；6一溢流阀 ；7一调压换向阀；8一调压阀 ；9一卸荷溢流阀；1 0一单向阀； 1 l 一电磁换向阀；1 2一调速 阀；1 3一二位二通阀 ；1 4一增压缸 ；1 5一二位三通 阀；1 6一蓄能器 ；1 7一压力表 ；l 8一压力传感器 图 1 液 压 阀 试 验 台 液 压 系 统 原 理 图 分组成 。油 液 系 统 给增 压 缸 和 被 试 元 件 提 供 泵 源 压 6 、换 向 阀 7和两 个 调 压 阀 8组成 的油 系统 阀块 ，实 力 ，并 控制 改 变 流 量 。油 液 经 滤 油 器 进 入 由 溢 流 阀 现 了油 源 压 力 调节 。 电 磁换 向 阀 1 1 、可 调 单 向节 流 * “ 十一五”国家科技 支撑计划项 目 2 0 0 7 B A B I 3 B O I 收稿 日期 2 0 1 l 一 0 2 2 3 ；修 回 日期 2 0 1 1 - 0 3 - 2 0 作者简介 安春梅 1 9 8 3 - ， 女， 山西代 县人 ， 在读硕士研究生 ， 主要从 事机 电液一体化方面的研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 2 机 械 工 程 与 自 动 化 2 01 1年 第 3期 阀 1 2和一 个 二 位 二 通 电磁 换 向 阀 1 3来 实 现增 压 缸 1 4的增压充 液 。电磁 阀 l 3得 电时 ，大小 流 量两 档增 压 输 出 ，失 电时 ，实 现卸 荷 回液和 增 压 缸充 液 回程 。 乳 化液泵 用 于对试验 充液 ，排 油 口处 的卸 荷溢 流 阀 9 用 于调整 次充 液压力 。经增 压缸增 压后 的油 液进 入试 验 系统部 分 。该 试验 系统 由二 位三 通 电磁 换 向阀 l 5 、 压 力表 l 7及压 力传感 器 l 8等组成 。 2液压 阀试验 台测控 系统 的设计 试验 台测控 系统 主要 由 P L C控 制器 、工业控 制计 算机 、传感器 等组成。系统 的控制结构框 图见 图 2 。 试验 台通 过 传 感 器 将 信 号输 送 到 P L C控 制 器 ， 经 P L C处理后 ，由 R S一2 3 2实现与计算机 的通信 ， 接收到反馈信息后 ，通过改变 P L C的程序来控制电 磁阀，实现 自动控制。系统的监控和管理由上位机通 过 V B的 MS C o m m 控件完 成 。 被 竺 P L C 试 控 阀 制 器 图 2系统 控 制 结构 框 图 2 ． 1 P L G控制 系统 的设计 可编程控制器 P L C具备 了控制程序可随工艺改 变、易于计算机接 口、可靠性高、抗干扰能力强等优 点，已成为替代传 统继电器控制线路 的升级换代产 品 。本 试验 台采用 S I MA T I C s 7～2 0 0系列 P L C作 为 控制 系统 的核 心部 件 。现 以安全 阀和截 止 阀为例 进行 控制系统 设计 。 首先给各输入、输 出变量分配地址 ，其次根据控 制 过程设计 出梯 形 图程序 ，最后进行 调试 。输 入 、输 出 I ／ O 地址 分配见 表 1 。 表 1 I ／ O地址分配表 编号 输入点 编号 输出点 I o ． O 电机 l 启 动按钮 Q o ． o 电机 1 启动 10 ． 1 电机 1 停止按钮 Q o ． 1 电机 2启动 10 ． 2 电机 2启动按钮 Q o ． 2 3 D T得电 【0 ． 3 电机 2停止按钮 q o ． 3 5 D T得电 【 I ． 0 安全闽试验 Q 1 ． o 6 D T得电 I 1 ． 1 安全阀停 止按钮 Q I ． t 溢流 l l _ 2 调压 l 1 ． 3 调 速 l 2 ． O 截止阀试验 I 2 ． 1 截止 阀停止按钮 l 2 ． 2 截止阈开关 梯形 图是使用最 多 的 P L C图形 编程语 言 ，与继 电 器控制系统 的电路 图相似 ，试 验控制 的梯形图见 图 3 。 2 ． 2控制 系统 的软 件设计 本 系统 的软件 部分 主要 由数据 采集处 理和数据管 理 两部分组 成 ，主要 完成数据 采集 的控制 、处理、管 理 以及试验 报告输 出。 P L C具有极 高的可靠 性 ，一般 用于执 行现场 的控 制任务，但是它的人机接 口功能较差 。个人计算机 P C 的价格便宜，软件资源丰富，人机接 口功能较 强。P L C与个人计算机通过通信连接起来，用 P C作 为上位 计算机 ，主要完成 数据通信 、网络 管理 、人机 界面 H MI 和数 据处 理等功能 。 Ⅲ。 ／ Ⅲ ／ t 一H ／ I Ⅲ l I M0 2 M1 0 M2 0 卜 ／ ／t- 1 1 0 I l 2 l 1 3 ． _ 1 H H M l 0 I I ／t ／ H H ／ H ／H H 卜 _一 一 ／ 一 - _ 1 H H卜 M 2 1 I 2 2 M 0 2 卜 卜T ／ 卜 J M2 2 T 3 8 q 0 l Q 0 2 H ／ H ／I Ⅲ 一 _ _ { 卜 _ - _ J 图 3试 验 控 制梯 形 图 上位机通信程序是在 V B 6 ． 0环境下开发的。V B 是一种 可视化 的 、面 向对象和采用 事件驱 动方式 的结 构化高级程序设计语言，可用于开发Wi n d o w s 环境下 功 能 强 大 、 图 形 界 面 丰 富 的 应 用 软 件 系 统 。 在 Wi n d o w s 环境下，操作系统通过驱动程序控制各硬件 资源 ，不允 许用 户 象 在 D O S环境 下 那样 直 接 对 串 口 进行底层 的操作 。为 此 ，V B提供 了一个 串行 通 信控 件 M i c r o s o f t C o m m C o n t r o l ，简称 MS C o m m控件 。试验 员只需设置和监 视 MS C o mm控件 的属性和实践 ，就 可以实现 串行 通信 。 下转 第 1 3 5页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 6期 机 械 工 程 与 自 动 化 l 3 5． 渐 上升 时 ，则 警报 的 频率 不断 加快 。 2 ． 5 显 示程序 和 火 灾警报程 序 显示 程 序 主要 是 将 控 制 器 采 集 到 的数 据 进 行 显 示 。显示 的内 容包 括 当前 小 车 的左 、右 轮 的速 度 、 当前 小 车 的工作状 态 、 当前 的 工作 温度 等 。当烟雾 传 感 器检 测到信 号 时 ，立 即停 止所 有 的工作 ，进 行 非常 急促 的警 报 ，以提 醒人 们注 意安 全 。 2 ． 6 主程 序 主程 序用 于调 用各 种子 程序 ，并 在调 用子 程序 的 过 程 中进行 故 障检 测 ，如在 进行 调速 的 时候对 左 、右 两侧 的 P WM 中 的初 始值 和 速度 传 感 器 传 回的数 据 进 行计 算 比较 ，当结果 不 吻合 时说 明 电机 出现故 障 ，这 时进 行显 示 和提 醒 。 3 结束 语 本设 计 经过实 验验 证具 有 可行性 ，为 自动 寻迹 的 自动 小车 或机 器人 设计 提供 了一 种设 计 和改进 方案 。 参 考 文 献 [ 1 ] 卢蕙芬 ， 金若君 ．基 于 D S P的物流传输 系统 [ J ] ． 电气 自 动化 ， 2 0 0 2 6 3 5 3 7 ． [ 2 ] 赵轩 ， 韩毅 ， 秦绪鑫 ．基于 P WM 控制 的模型 车用小 型直 流电机调速装置 [ J ] ． 计算机 工程 与设计 ， 2 0 0 9 ， 3 0 2 1 48 8 4 488 7． [ 3 ] 刘 大川 ， 汪小澄 ．基 于 S 1 2单 片机 的寻迹 小车视 觉系统 设计 与优 化[ J ] ． 电子 技术 应用 ， 2 0 0 8 9 1 0 9 1 1 1 ． De s i g n o f Au t o m a t i c Tr a c k i n g M a c h i n e Ba s e d o n PLC J I N Xi a o - b o S h a n x i I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l＆ El e c t r i c a l En g i n e e r i n g ，Ch a n g z h i 0 4 6 01 l ，Ch i n a Abs t r a c tAs t h e p r o c e s s o f i nd u s t r i a l i z a t i o n s p e e d‘ up，a v a r i e t y o f a u t o h a n d l i n g r o bo t s a r e wi d e l y us e d i n f a c t o r i e s ．Thi s pa p e r d e s c r i b e s a de s i g n o f t he c a r wi t h a ut oma t i c t r a c ki n g whi c h i s b a s e d o n PLC，a nd d e s c r i b e s t he h a r d wa r e a n d s o f t wa r e o f t h e ma c h i n e， p r e s e nt s a p o s s i bl e de s i g n a nd i m p r o v e me n t o f t h e t r a c ki ng f o r t h e mo v i ng ma c h i n e． Ke y wor d sPLC；a u t o ma t i c t r a c k i n g；c o v e r b a r r i e r ；P W M s p e e d c o nt r o l 上 接第 1 3 2页 人机界 面 H MI 一 般用 于操作 人 员 与控 制 系统 之 问进行对 话 和 相 互 作 用 。采 用 V B 6 ． 0的控 件 组 合 及 代码 可 以为监 控系统 设计 界 面 。 3 结论 液压 支架用 阀试验 台是煤 矿液 压 系统 的重要 组 成 部 分 ， 本试 验 台采用 P L C控制 大 大 提 高 了设 备 的工 作 效 率和测试 精 度 ， 同 时 采 用 V B进 行 编 程 实 现 自动 化 管 理 ， 使操 作更 加方 便 ， 整 体上 为煤 矿 液 压支 架 用 阀试 验研 究提供 了更 可靠 的技 术保 障。 参 考 文 献 [ 1 ] 廖 常 出 ． P L C编程 及应 用 [ M] ． 北 京 机 械工 业 出版社 。 2 00 8． [ 2 ] 张利 平 ．液压 阀原理 、 使 用与维 护 [ M] ． 北 京 化学 工业 出版 社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ] 张建 中 ， 柳如见 ， 尚效周 ， 等 ．液压 支架用 阀试 验 台 自动 控制 系统设计 [ J ] ． 煤 矿机电 ， 2 0 0 9 6 2 6 2 8 ． [ 4 ] 黄建龙 ， 刘 明哲 ， 王华 ．液压综 合试验 台及其监控 系统的 研究 [ J ] ． 液压 与气 动 ， 2 0 0 7 1 O 1 O 一 1 2 ． [ 5 ] 沈英 莹 ， 张为 民 ．液压缸 试验 台的 P L C控制 [ J ] ． 制造 业 自动 化 ， 2 0 0 3 ， 2 5 s 1 2 0 0 2 0 3 ． [ 6 ] 杨 书仪 ， 胡燕平 ， 王启 明 ． P L C在液压 阀试 验 台中的应 用 [ J ] ． 煤矿机 电 ， 2 0 0 6 6 7 4 7 6 ． Co mp u t e r Co n t r o l S y s t e m o f Va l v e Te s t Ri g AN Chu n- m e i ，LI AN Zi - s he ng C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， T a i y u a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a Abs t r ac tAi me d a t de f e c t s o f t r a d i t i o na l v a l v e t e s t r j g，t hi s p a p er us e d t h e pr o po r t i o n al v a l v e，S I EMENS s 72 00 PLC a n d VB6． 0 t o d e s i g n a v a l v e t e s t r i g u s e d f o r t e s t i ng c o a l mi n i n g hy d r a u l i c s u p p o ， s o t he a u t o m a t i o n o f t e s t d a t e a c qu i s i t i o n we r e r e a l i z e d， a nd t h e e f f i c i e nc y o f t e s t wa s i mp r o v ed ．The a c q u i s i t i o n o f d a t a a nd t h e c o n t r o l o f e q ui p me n t wa s a c c o mp l i s h e d b y t h e foc a l e qu i p me n t ．Us i n g Vi s u a l Ba s i c c o u l d o b t a i n ki n ds o f f un c t i o n s，i nc l ud i ng d a t a c o mm u ni c a t i o n， n e t wo r k ma n a g e me nt ， ma n ma c h i n e i nt e r f a c e a nd d a t a p r o c e s s i n g ． K e y wor d sv a l v e ； t e s t r i g；PLC 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m