基于PLC的液压实验台控制系统改造

黄伯志,赵 轲,邓昌奇,廖 辉

(广东石油化工学院 机电工程学院， 广东 茂名 525000)

基于PLC的液压实验台控制系统改造

黄伯志,赵 轲,邓昌奇,廖 辉

(广东石油化工学院 机电工程学院， 广东 茂名 525000)

通过对目前液压实验台进行分析，以速度换接回路为例，采用PLC对液压系统实验的电气控制系统进行改造，重点介绍了PLC控制系统的设计以及液压实验台的实现过程。实验表明，采用PLC对液压实验台进行自动控制，系统具有良好的运行特性和灵活性。

液压实验台；PLC；控制系统

随着工业技术的快速发展，可编程序控制器 (PLC) 广泛应用在液压系统控制与监控方面。目前液压实验台设备主要是由电气控制系统与液压运行装置2个部分组成，实验台计算机控制系统的软硬件都是基于Win98系统的，存在内容固定、控制方式单一、柔性差等缺陷。因此，本文采用PLC对液压实验台进行改造，以满足相关液压实验的需求[1-2]。

1 液压实验台的电气控制系统改造

1.1实验台的组成

实验台主要由2个部分组成：电气控制系统与液压运行装置[3]。实验台有2个泵：1个定量泵和1个变量泵，其各配有1个电动机。在实验台上拼装实验系统，实验台油路连接采用快速接头，搭建换接不同的液压回路。为了满足当前液压实验的需要，在进行液压实验台的电气控制系统改造中，在原有继电器控制系统的基础上，设计了转换接口，加入了PLC控制系统[4]。

1.2主电路设计

实验台以三相交流电为动力，电动机M1和M2分别采用直接启动方式，其中M1拖动定量泵，M2拖动变量泵。改造后的液压实验台要求能够根据需要选择合适的液压泵，因而拖动泵的电动机要求能够进行正转运行、点动控制。改造后的实验台电气控制原理如图1所示。

2 PLC控制系统设计

图1 电气原理图

由液压实验台的控制系统可知,把指令信号作为PLC的输入,由PLC输出的控制信号则驱动实验装置上各个电磁阀的电磁铁,进而控制液压系统油路的流动方向,从而使实验台处于不同的工作状态,达到控制系统的目的。

通过对液压系统控制要求的分析可知,PLC的输入元件包括总启动SB0，总停止SB1，2个电动机启动SB2、SB3,2个电动机停止SB4、SB5，手动、自动选择切换开关SA，4个行程开关SQ1～SQ4以及2个电磁铁控制按钮SB6、SB7；输出元件包括指示灯HL，2个继电器线圈KM1、KM2，4个电磁铁线圈YA1～YA4。系统共有13个开关量输入点,7个开关量输出点,所以选用FX2n-32MR-001型PLC，PLC的I/O地址分配见表1，I/O分配图如图2所示。

表1 I/O地址分配表

图2 I/O分配图

3 PLC控制液压实验台功能的实现

以计算机作为上位机、PLC作为下位机来控制的液压实验台，可以作为液压元件性能试验和液压回路实验的平台。在学习液压传动与气压传动知识的基础上，也可以自行编写PLC程序，设计更多的液压回路，实现对液压基本回路的自动控制。

3.1液压回路系统图

速度换接回路的作用是使执行元件在一个工作循环中从一种速度切换到另一种速度[5]。用2个调速阀串联，调速阀Ⅱ的流量比调速阀I的流量小，从而实现2种慢速的换接，如图3所示。

图3 速度换接的液压回路系统图

3.2液压回路系统图分析

对液压回路系统图以及表1 进行分析可知，在自动情况下，按相应的按钮，将定量泵启动，然后将控制面板上的手动/自动开关转到自动位置。在控制面板按下SB7按钮，YA2得电，活塞杆快速返回，直至压到行程开关SQ1时，即活塞杆到原位，此时YA1、YA3、YA4得电，活塞杆实现快进，当压到行程开关SQ2时，YA1、YA4得电，进油路走调速阀I，活塞慢速实现一工进；当压到行程开关SQ3时，YA1得电，此时进油路走调速阀Ⅰ、Ⅱ，活塞慢速实现二工进；当压到行程开关SQ4时，YA1失电，YA2得电，油路反向，活塞杆快速返回；当压到行程开关SQ1时，即活塞杆停止在原位，液压缸原位卸荷。

3.3元件动作顺序表

对液压系统图中各动作过程进行分析可知该系统的工作情况:快进——一工进——二工进——快退,从而得出该液压回路元件动作顺序，见表2。

表2 元件动作顺序表

3.4PLC的控制程序

根据上述分析，在计算机上采用GX Developer三菱软件编写程序，编好后，进行运行监控。使用三菱编程电缆连接PLC的通信接口与计算机接口，设置好通信参数，将梯形图下载到PLC。速度换接回路梯形图如图4所示[6]。

4 结论

实践证明液压实验台经改造后，采用PLC对CAT液压实验台进行控制，不仅克服了继电器控制系统的可靠性差、响应时间慢等缺点，而且简化了控制线路，增强了控制系统的功能。本文对液压实验控制系统的设计，能够满足当前液压实验台的需求，具有一定的参考价值。

图4 速度换接回路梯形图

[1] 郑胜利.可拆式液压实验台的电气控制系统改造[J].煤矿机械,2006，27(11)：126-127.

[2] 许光君.液压教学实验台的PLC控制系统设计[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2008，10(6)：56-59.

[3] 王相琳.PLC在液压动力系统实验装置控制中的应用[J].煤矿机械,2010，31(3)：200-202.

[4] 卞和营.S7_200PLC在液压回路实验台控制中的应用[J].煤矿机械,2009，30(2)：180-181.

[5] 王守城,容一鸣.液压与气压传动[M].北京：北京大学出版社,2009.

[6] 钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用[M].广州：华南理工大学出版社,2003.

[7] 孙小权.基于PLC的液压实验台控制系统改造设计[J].应用科技,2006，33(11)：23-25.

TheReformofControlSystemofHydraulicExperimentalTableBasedonPLC

HUANG Bozhi, ZHAO Ke, DENG Changqi, LIAO Hui

(Guangdong University of Petrochemical Technology, Guangdong Maoming, 525000, China)

Based on the analysis of the current hydraulic experimental table, it reforms the electric control system of the hydraulic experimental table with PLC, introduces the PLC control system design and realization process of hydraulic experimental table. Analysis and practice show that the PLC control hydraulic experimental table has the better operating performance and flexibility.

Hydraulic Experimental Table; PLC; Control System

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.08.011

2014-05-21

黄伯志(1987—),男，广东茂名人,广东石油化工学院助理实验师，主要从事数控机床实习教学工作。

TH137.5

B

2095-509X(2014)08-0047-03