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PLC在控制多缸液壓系統的應用設計
發布時間：2017-11-22
當今我國液壓技術的發展旨在提高液壓系統自動化程度和控制精度,主要體現在液壓技術與電子技術及計算機技術的結合,即與現今的PLC控制結合。PLC(可編程控制器)是以微電子技術為基礎發展起來的計算機技術與繼電器邏輯控制概念有機結合的新一代工業控制設備。PLC不僅具有控制系統構成簡單、易于編程、通用性強、抗干擾能力強、可靠性高、體積小、維護方便、可在線修改、設計與調試周期短、能很方便的實現復雜的自動工作循環和控制的可視化等突出特點,而且能有效控制液壓系統在工作時的噪聲、漏油和遠程控制等。
一、控制系統的組成
1.液壓傳動系統的特點和組成
液壓系統有很多優點,如體積小,重量輕,結構緊湊,輸出力大,安全性好,有過載保護,不會有過負載的危險,實現無級調速和自動化等。輸出的力大是液壓系統最主要的特點,也是液壓系統在控制方面發展如此之快,應用之廣的主要原因。
液壓傳動系統一般由動力裝置(如液壓泵)、執行裝置(如液壓缸和液壓馬達)、控制裝置(如各種閥類)、輔助裝置(如油管等)和傳動介質組成。其中動力裝置是整個液壓系統的動力源;執行裝置是液壓系統輸出的最終目的;由動力源到最后執行裝置輸出不同的方向、壓力和速度則是由控制裝置來控制的。由此可見,執行裝置中的閥類元件是液壓傳動系統控制的核心。應用不同的閥類在液壓傳動系統中構成基本液壓回路,包括用來控制執行元件(液壓缸、液壓馬達)運動方式的換向回路,控制液壓系統全部或局部壓力的壓力控制回路,控制執行元件運動速度的速度控制回路等。
功能復雜的液壓傳動系統不僅有多個液壓缸(或馬達)而且有多個不同功能的基本液壓回路組成,實現了機械設備所需的各種運動及控制功能。液壓傳動系統控制的執行元件運動過程幾乎都是按預定的邏輯關系實現順序步驟的,而這些動作的實現實質是改變閥類的工作狀態。閥類工作狀態的改變靠轉換信號,信號主要來源于按扭(啟動、停止)開關、行程限位開關、壓力控制開關以及溫度、壓力等參數變化。這些輸入的信號可通過PLC邏輯運算轉化為控制液壓換向閥電磁鐵線圈的輸出信號。
2.PLC系統的特點
液壓控制系統的設計中,把各種指令信號和檢測液壓缸運動的反饋信號作為PLC的輸入,而PLC輸出的控制信號控制液壓系統各個電磁閥的電磁鐵,進而控制液壓油路的流動方向和速度,從而控制液壓缸的往返運動及其速度。PLC控制系統的方框圖如圖1所示。其中,控制器選用歐姆龍公司的C28P型PLC。它是專門用于開關量控制的小型PLC,有15個開關量輸入點和12個開關量輸出點,有較多的開關量控制指令。
二、應用實例
常用的PLC程序設計有經驗設計法和功能表圖法等。這些方法的選擇需根據具體情況分析來決定。但不管用何種方法設計出的程序控制效果是一樣的。
經驗設計法設計PLC程序:是沿用傳統繼電器電氣系統的設計概念,即在一些典型程序的基礎上,根據被控對象的實際要求,不斷修改、完善程序。有時需多次反復修改后才能得到一個滿意的結果,常用于簡單的液壓回路。功能表圖法設計PLC程序:該方法首先是繪制功能表圖,然后再將其轉化為PLC程序。將液壓系統的工作順序劃分為步(即一個工作狀態),并確定各相鄰步之間的轉換條件(行程開關、壓力開關),當滿足進入下一步的轉換條件的輸入信號出現時即標志這一步結束和下一步的開始。在步內,輸出狀態保持不變,當本步的轉換條件成立時,上一個運行狀態結束,下一個運行狀態開始一般用于較復雜的液壓系統。
1.多缸順序動作液壓系統
(1)多缸順序動作液壓系統圖:如圖2所示。
(2)液壓系統圖分析。如圖2為由行程開關控制的多缸順序動作液壓系統回路。當閥C電磁鐵1YA帶電換向時,缸A左行,完成動作A;觸動行程開關S1使閥D電磁鐵2YA帶電換向,控制缸B左行完成動作B;當缸B左行至觸動行程開關S2時,閥C電磁鐵1YA斷電,缸A返回,實現動作C后,觸動S3使D電磁鐵2YA斷電,缸B返回,完成動作D;最后觸動S4使泵卸荷或引起其他動作,完成一個工作循環或使1 YA帶電,重復上述循環。后面將以行程開關S4使3YA帶電結束循環為例。
(3)電磁鐵動作順序及功能轉換表。電磁功能轉換表1如下:
2.多缸順序動作PLC系統
(1)硬件設計。根據現場需要,按鈕和行程開關可以直接與PLC的輸入端子連,繼電器線圈與輸出端子相連,可知PLC所需的輸入、輸出點數共計9點,考慮到今后擴大功能留有余地,選定OM-RON公司型號為SYSMAC C28P型PLC。輸入、輸出點分配如下所示:
三、結論
多缸動作液壓系統其控制系統具有一定的復雜性,通過PLC在液壓系統的應用實踐證明,采用PLC對液壓進行控制,進行組態和編程后,實現電磁換向閥的控制,可以非常容易的滿足工藝要求。PLC與液壓聯合控制可以提高控制系統簡化控制線路,縮小控制裝置的體積,而且使操作人員非常方便、簡單的在人機界面上實現各種操作,提高了系統的穩定性和可靠性,降低了故障發生率,工作效率也大大提高。這些更加充分證明了自動控制在液壓領域將有更寬的發展前景。
同時將該技術應用在教學中,學生通過電控液壓系統結合的學習還能學會采用計算機技術實現液壓系統自動化的先進的機電一體化技術。學生不僅理解和掌握了液壓課程的基本知識與理論,而且了解了PLC的輸入和輸出的控制方式,學習了PLC的基本操作和控制,掌握了PLC編程并能進行計算機和PLC之間的通訊。
摘自：中國計量測控網
