液压传动教学实验台的改进

周志平 熊轶娜

（空军航空维修技术学院，长沙 410124）

国内众多工科院校机械类专业广泛使用QSC003B型教学实验台。实验教学经常涉及四项内容：对液压泵的性能进行测试；对溢流阀进行静态性能测试；对液压泵进行卸荷试验；对节流阀进行调速试验。由此可知，该实验台能完成的实验项目较少，同时，在实验中还发现，当液压执行元件-液压缸超过其极限位置或者在液压缸承受过大载荷时，实验台容易出现故障，无法正常使用。此外，实验台在运行时，由于缺少显示屏，液压缸的运动速度、流量计的变化情况等实验参数不能直观显示，影响教学效果。为了扩展实验台的使用范围、提高测试精度和测试效率，使其运行控制更加方便、直观、可靠，有必要对实验台的功能和结构进行改进。

1 改进后的实验台液压系统原理

图1为改进后的实验台液压系统原理图。与改进前的实验台相比较，加装了一个二位二通电磁换向阀5；加装了一个二位三通电磁阀11；增加了5个行程开关SQ1～SQ5；增加一个线速度传感器S1来测试液压缸的速度，以提高测试精度和测试效率。改进后，液压系统所能完成的各种实验及其动作状态如表1所示。

表1 采用PLC及触摸屏技术的实验台液压系统动作状态

表2 输入输出点的分配

图1 采用PLC及接触屏技术的实验台液压系统原理

从图1中可以看出，只要选择实验，按下按钮，就可以操作任何一项实验，相应电磁阀能自动完成通断电动作；如果需要完成不同的实验项目，可以调节流量阀、溢流阀等控制阀，观察两液压缸的运行快慢、压力表和流量计的变化情况等。

2 电控系统设计及功能

实验台在改进前仅能完成四项实验，改进后实验项目增加至7项。增加的实验项目主要是典型液压回路，具体包括模拟组合机床液压系统调试回路、液压缸的顺序动作回路及液压缸的差动快速运动回路。通过设计新的电控系统，本实验台可实现的主要功能体现在以下几个方面。

一是电控系统具有实验选择功能。可以对七个实验中的任意一个进行预先选择；每个被选定的实验可以自动进行，直至实验结束；如果实验在进行中需要使系统复位，可通过选择“中止”按钮来实现。二是可在显示屏上完成实验参数显示。三是具有安全保护功能。电控系统可以实现液压缸的极限位置保护、过载保护和负载端感应元件的RC浪涌吸收保护功能。实验若出现故障，PLC停止输出，使实验设备免受损害。输入输出点的分配见表2。

本实验台电控系统的硬件控制核心为FX2N-48MR。为满足实验台液压系统动作表1中的动作状态，其输入点和输出点的点数均确定为24；触摸屏为D9300T；为实现将模拟信号（由速度传感器输出）转换为数字信号，选择FX2N-4AD作为本实验台的A/D转换单元，该单元拥有12位及4通道，使用时需要输入4～20mA电流、输入±10V电压。

本实验台电控系统的构成如图2所示。PLC的所有主令控制按钮均显示在触摸屏上。PLC与触摸屏之间的通信方式为串行。PLC与外围元件接线如图3所示。

图2 电控系统构成方框图

图3 PLC与外围元件接线图

本实验台电控系统的软件包括两个重要的组成部分，分别是PLC程序控制部分和触摸屏显示界面部分。触摸屏显示界面如图4所示。

图4 触摸屏显示界面

3 结语

实验台经过改进后，不仅增加了实验内容，而且拓宽了实验台的使用范围和价值。实验台采用PLC和触摸屏技术，控制运行更加可靠、直观，使学生能够更加方便地对液压系统进行操作。该系统可供其他液压教学实验台借鉴。