利用PLC實現液壓系統油箱油溫控制

萬 勇，熊啟發，潘德華

(武漢第二船舶設計研究所，湖北武漢 430064）

利用PLC實現液壓系統油箱油溫控制

萬 勇，熊啟發，潘德華

(武漢第二船舶設計研究所，湖北武漢 430064）

利用可編程控制器實現液壓系統油箱油溫信號的采集、編程及控制，并對不同類型的溫度傳感器輸入信號所采用的編程方式及軟件流程進行討論，實現了油箱溫度的控制、報警及整個液壓系統管路及閥件的保護功能。

可編程控制器;傳感器;液壓系統

0 引言

PLC(可編程控制器）是由繼電控制電路引進微處理器技術后發展而來的，可方便可靠地用于開關量的控制。

隨著PLC技術的發展，越來越多的設備使用PLC控制器，如中央空調中的恒溫恒濕機、冷水機、液壓系統中的油溫、油位及管路中油的流量控制等。在這些設備的應用中，使用了大量的模擬量輸入信號來達到溫度控制。由于模擬量可以轉換成數字量，數字量實質也就是開關量，PLC可以非常方便及可靠地處理經換算轉換后的模擬量。

在液壓系統中，油箱的溫度信號為模擬量信號，根據溫度傳感器類型的不同，對模擬量輸入模塊采集的信號進行不同處理，然后按照控制要求進行編程，滿足液壓系統對油溫的使用要求。

1 系統組成

液壓系統由液壓泵、蓄能器、油箱、電磁閥及連接各裝置的管路等組成;控制系統是由PLC控制電路中各個電氣部件、油箱油溫傳感器、液壓部件中各個開關量信號及電磁閥等組成，如圖1所示。

圖1 液壓及控制系統的組成Fig.1 System of hydraulic pressure

根據控制系統的實際情況，可編程控制器選用1臺西門子公司生產的S7－200系列可編程控制器S7－226，S7－200可編程控制器是一款成熟控制產品，工作可靠，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅動2 A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。數字量輸入輸出選用5個數字量輸入輸出模塊，模擬量輸入選用1塊EM 231模擬量輸入模塊。

控制系統的連接簡圖如圖2所示。

圖2 控制系統連接圖Fig.2 Link graph of control system

2 模擬量控制要求

在液壓系統中，為了保證整個系統安全可靠地運行，對液壓油箱中油溫提出如下控制要求:當液壓系統油箱油溫高于40℃時，系統中要求管路上的冷卻電液球閥自動開啟，冷卻器投入工作，對液壓油進行冷卻;當油溫降低到20℃時，冷卻電液球閥自動關閉，冷卻器退出工作;如果油溫達到報警值55℃時，需發出高油溫報警信號;當油溫達到70℃時，仍發出高油溫報警信號，同時，控制系統根據要求停泵卸荷，保護液壓系統。

3 模擬量的處理

3.1 直接比較法

測量油箱油溫的傳感器選用Pt100鉑電阻溫度傳感器，接線采用四線制。當測量電阻數值很小時，測試線的電阻可能引入明顯誤差。四線制用2條附加測試線提供恒定電流，另2條測試線測量未知電阻的電壓降，這樣就可以精確測量未知電阻上的壓降，通過計算得出電阻值。

查閱Pt100電阻溫度對照表，當溫度為40℃時，對應的電阻值為115.54Ω，此時要求對液壓油進行冷卻，啟動冷卻電液球閥，利用冷卻器進行冷卻;當液壓油溫降到20℃時，對應電阻值為107.79Ω，此時液壓油不需要冷卻了，自動關閉冷卻電液球閥，冷卻器退出工作;但如果油溫在40℃且冷卻器已投入工作的情況下，液壓油溫度繼續升高，當溫度為55℃時，對應的電阻值為121.32Ω，要求作出高油溫報警;如果油溫達到70℃時，對應的電阻值為127.08Ω，此時不僅進行高油溫報警，還要求停機卸荷，保護液壓系統。

溫度控制子程序框圖如圖3所示。

3.2 比例換算法

圖3 溫度控制子程序框圖Fig.3 Temperature control program

選用的溫度傳感器輸出信號為標準的輸出信號，因為 A/D(數/模）、D/A(模/數）轉換關系，S7－200內部用數值表示外部的模擬量信號，二者之間有一定的數學關系。這個關系是模擬量/數值量的換算關系，例如，使用1個0～20 mA的模擬量信號輸入，在S7－200內部，0～20 mA對應于數值范圍0～32 000;對于4～20 mA的信號，對應的內部數值為6 400～32 000，顯然二者之間存在比例換算關系。

上面談到的是0～20 mA或4～20 mA之間換算關系，但模擬量轉換的目的不是在S7－200中得到1個0～32 000之類的數值。對于編程到具體的物理量數值，對應物理量占量程的百分比數值要更方便，這是換算的最終目標。

比例換算公式為

其中:Ov為換算結果;Iv為換算對象;Osl為換算結果的低限;Ish為換算對象的高限;Isl為換算對象的低限。

通過上述公式換算得出幾個溫度點相對應的數值及百分比，利用在直接比較法中的程序框圖和控制關系，可以控制液壓油箱的油溫。

4 結語

以可編程控制器為核心的液壓系統控制電路，在處理模擬量信號時非常方便。可以先建立子程序，然后把它定義為庫指令，在處理其他類似模擬量時可以隨時調用該指令，使程序的編制過程簡單，同時增強程序的可讀性。

［1］齊蓉.新一代可編程計算機控制器技術［M］.西安:西北工業大學出版社.

［2］黃明琪，等.可編程控制器［M］.重慶:重慶大學出版社.

［3］SIMATIC s7－200可編程序控制器系統手冊［M］.西門子公司.

［4］STEP 7－Miert/WIN 32 V3.1 sPl編程幫助手冊［M］.西門子自動化設備公司.

Make use of PLC to carry out fuel tank temperature control in the system of hydraulic pressure

WAN Yong，XIONG Qi-fa，PAN De-hua
(Wuhan Second Ship Design and Research Institute，Wuhan 430064，China）

Wemaymake use of the programmable logic controller to carry out fuel tank temperature signal collect，programme and control in the system of hydraulic pressure.We contrapose multifarious temperature sensor to debate the programmemode and software process of the control system，carry out the control of fuel tank temperature，alarm and the protective function of tube and valve.

programmable logic controller;sensor;the system of hydraulic pressure

TP271+.31

A

1672－7649(2013）02－0115－02

10.3404/j.issn.1672－7649.2013.02.027

2011－06－23

萬勇(1976－），男，主要從事電力系統、船舶電氣及自動化專業研究。