基于PLC的液压工装控制系统的设计

李喜旺 柳娜

摘要：液压技术渗透到很多领域，不断在机床、工程机械、冶金机械等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。本设计以液压机的电气控制为基础，配以可编程控制器（PLC），根据液压机的工作过程，按照生产工艺要求进行自动控制。

關键词：PLC ;液压机;自动控制

1.研究内容

对液压工装系统进行设计，以PLC为核心，实现系统的自动化。液压机动力由1台电机提供，压力由液压机提供，液压泵由一台5.5kw的电机提供动力。工作所需要的压力由液压提供，压力在0〜100吨之间可调，压力大小可通过调节压力继电器来控制。通过PLC可编程控制器来控制液压机的下压，保压，卸压，停止等动作过程都自动完成。

2.液压系统的工作

2.1 液压传动的介绍

液压传动是以液体作为工作介质，通过各种液体元件实现能量转换，传递，控 制的技术。一部压机通常由三部分组成，即原动机-传动装置-工作机。原动机的作用 是把各种形态的能量转变为机械能，是机器的动力源;工作机是利用机械能对外作 功;传动装置设置在原动机和工作机之间，起传递动力和进行控制的工作。液压传 动是利用液体静止传动原理来实现的。

2.2 液压系统的组成

一个正常工作的液压系统，一般都应具有下列五个主要部分：

1）动力源——液压泵站 它将电动机（或其他原动机）输出的机械能转变为工 作液体的压力能，一般最常用的是液压泵。2）执行元件——包括液压缸和液压马达，它把工作液体的压力能重新转为往复 直线运动或回转运动的机械能，推动负载运动。3）控制元件——包括对液压系统中液体压力，流量（速度）和方向进行控制和调节的压力阀，流量阀和方向阀，实现液压系统的工作循环。4）辅助元件——为保证液压系统正常工作所需的上述之类元件以外的装置，在系 统中起到输送，贮存，加热，冷却，过滤和测量等作用。包括管路，管接头，油箱， 过滤器，蓄能器以及各种指示和控制仪表等。5）传动介质——传动介质是指传递能量的流体，即液压油。

2.3 液压系统工作分析

液压机工作主要分为六个步骤，其工作步骤图如图2-1所示

如果将其按照工作状态划分，也同样可以分为如下六种工作状态，也是同样的道理。结合本次设计的液压工装系统，对六种工作状态做出详细的解释。

1）预设压力：设置压力由电磁阀2和9控制。根据实际情况，在压机运行前，需要对压力进 行设置。按下预设按钮SB3时，使得电磁阀2和9的线圈同时通电，对压力继电器 进行参数设置。2）压头下行：压头下落过程由电磁阀L10和H11控制。按下压头运行按钮SB4 ，电磁阀L10和H11线圈同时通电，液控阀6和7不能正向通油，液控阀5则可以正向通油。3）加压：加压过程由电磁阀H10和L10控制。当压头下落，压下下限行程开关SQ2时， 电磁阀H11线圈失电，接通电磁阀H10的线圈，由它所控制的液控单向阀4可以正向通油，此时L10仍然保持通电状态。4）保压：保压由L10单独控制。一旦压力继电器触点动作，系统进入保压状态。此时电 磁阀L10线圈仍然保持通电状态。系统维持在压力不变的状态。5）卸压：卸压过程由电磁阀L10和P控制。保压延时一到，电磁阀P线圈通电，电磁阀 L10仍然保持通电状态，此时，下缸不进油，也不回油，上缸卸荷。6）压头上升：压头的上升过程由电磁阀L10控制。卸压延时到后，电磁阀L10断电的情况下， 由它所控制的液控单向阀6和7可以正向通油。当压力达到溢流阀所设定值时，进 行减压，确保压头上升时冲击力过大而导致损坏。

3.PLC硬件控制系统的设计

3.1 PLC的选型

本次设计中在经过多方面考虑之后，选择了西门子S7-200。可以满足本次液压工装控制系统设计的要求。所选择的S7-200并非大型控制机，而是小型的。但是却被广泛使用于各行各业的自动化系统，尤其是中小型设备。

3.2 IO口的分配

根据本次设计的液压机所需要的设备以及所要实现的共能，对PLC的I/O进行了合理的分配，如下表3-1所示

4.PLC软件设计与仿真

在测试本次系统设计的时候，是使用仿真器进行模拟仿真与调试。在仿真的一开始也遇到一些细节问题，比如说电机启动时间太短或者说定时器设定的延时时间短等等。另外因为是仿真而不是实物，因此很多元件的触点例如压力继电器、行程开关等等。当发现这些问题，并设法解决之后，系统的整体程序便可以基本正常运行。

参考文献

[1]周贵花.李传铎.孙松林.王书磊.液压传动机构在企属液压机改造中的应用[J].山东冶金，2011. 33 （1）： 75-77.

[2]牛东志.朱振生.新型系列金属液压机在有色金属行业的应用[J].有色金属加工，2015. （3）：11-14.

[3]林加冲.彭光品.我国液压液压机、剪切机的研制应用现状及前景展望.[J]我国液压液压机、剪切机的研制应用现状及前景展望，2017.（4）： 5-7.

[4]王卫兵.液压机的友展趋势[J].广西化纤通讯，2019. （2）： 18-21.

[5]胡金生.金属打色机筒介[J].再生资源研究， 2014. （5）： 33-35.

山东协和学院