基于繼電器、PLC雙重控制液壓綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)的研制

摘要 “液壓與氣壓傳動(dòng)”、“電氣控制與PLC技術(shù)”是高職院校機(jī)械、電氣類專業(yè)重要的必修專業(yè)技術(shù)課程。本文根據(jù)職業(yè)教育的要求，基于液壓傳動(dòng)課程教學(xué)的需要與液壓傳動(dòng)的控制技術(shù)發(fā)展，自行設(shè)計(jì)制作PLC控制液壓傳動(dòng)綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)，該實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液的有機(jī)整合，著重學(xué)生的綜合職業(yè)能力培養(yǎng)，并給學(xué)生留有足夠的發(fā)揮空間，具有很好的開發(fā)柔性和擴(kuò)展性。

關(guān)鍵字 實(shí)訓(xùn)教學(xué)；液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)；PLC控制

“液壓與氣壓傳動(dòng)”、“電氣控制與PLC技術(shù)”是高職院校機(jī)械、電氣類專業(yè)重要的必修專業(yè)技術(shù)課程。根據(jù)高等職業(yè)教育的特點(diǎn)，在專業(yè)人才培養(yǎng)的過程中，要實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)與崗位標(biāo)準(zhǔn)無縫對(duì)接，同時(shí)要在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。配合我院職業(yè)教育教學(xué)模式的改革，我們開發(fā)研制了“繼電器、PLC雙重控制液壓綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)”。

1. 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的特點(diǎn)

我們研制的實(shí)訓(xùn)臺(tái)是根據(jù)現(xiàn)代職業(yè)教育教學(xué)特點(diǎn)和最新的液壓傳動(dòng)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求而設(shè)計(jì)的，既能滿足教學(xué)的需求，又能開出綜合設(shè)計(jì)型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和動(dòng)手能力。該實(shí)訓(xùn)臺(tái)最大的特點(diǎn)就是具有機(jī)、電、液及計(jì)算機(jī)一體化綜合控制，采用繼電器和PLC兩種控制方式，根據(jù)教學(xué)項(xiàng)目選擇不同控制方式，具有開發(fā)柔性好、抗干擾性強(qiáng)及自動(dòng)化程度高，并可根據(jù)教學(xué)需要，擴(kuò)展PLC實(shí)訓(xùn)，充分提高實(shí)訓(xùn)臺(tái)的利用率。

本文主要闡述該實(shí)訓(xùn)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2. 實(shí)訓(xùn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該實(shí)訓(xùn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)建立在液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及液壓回路實(shí)訓(xùn)內(nèi)容等基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)各液壓回路對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，認(rèn)真分析總結(jié)電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)要求。

2.1 繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)臺(tái)采用一只YB1-16/6定量泵和一只YBX-16變量泵作為系統(tǒng)泵源，各配一臺(tái)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。繼電器控制系統(tǒng)主要由主電路、控制電路、及輔助電路（指示與照明電路）組成。

2.1.1 主電路

（1）、電源電路：系統(tǒng)主電路采用三相380V、50Hz交流電源。“四線制”供電（其接地柱與接地帶必須牢靠），在實(shí)訓(xùn)臺(tái)面板上裝有電源指示燈HL。

（2）、電動(dòng)機(jī)主電路：主電路電源通過交流接觸器KM1～KM2控制，為定量泵電動(dòng)機(jī)M1、變量泵電動(dòng)機(jī)M2供電。

（3）、變壓整流電路：由于系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)控制接觸器KM1、KM2的線圈采用AC110V，指示燈需要采用AC6V，液壓電磁閥電磁鐵及電磁閥控制繼電器采用DC24V供電，因此設(shè)置變壓器將AC380V變壓為AC110V和AC6V，另經(jīng)變壓器及整流裝置提供兩個(gè)DC24V電源，分別為液壓電磁閥電磁鐵和電磁閥控制繼電器供電。

2.1.2 控制電路與輔助電路

控制電路與輔助電路分為定量泵電動(dòng)機(jī)M1的控制電路、變量泵電動(dòng)機(jī)M2控制電路、DC24V電源控制電路、保護(hù)環(huán)節(jié)、指示電路等環(huán)節(jié)，并通過裝設(shè)3個(gè)接線端子，可方便地在繼電器控制系統(tǒng)模塊下根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展液壓系統(tǒng)控制電路。詳見圖2-1所示。

2.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)電氣控制電路的設(shè)計(jì)，是在繼電器模塊電氣控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行，充分利用繼電器控制系統(tǒng)中的各種電器元件，其控制過程的電器元件均采用繼電器控制系統(tǒng)中的相同功能元件。由圖2-1可見，本實(shí)訓(xùn)臺(tái)在控制方面具有以下特點(diǎn)：

（1）、主電路與控制電路：所有電路、元件與繼電器控制模塊共享。

（2）、PLC控制與繼電器控制的轉(zhuǎn)換：為防止兩電路互相影響，設(shè)置PLC/繼電器控制轉(zhuǎn)換電路，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2，控制繼電器KA3、KA4得電與失電，從而選擇PLC控制或繼電器控制。

（3）、PLC供電電源控制：PLC的供電電源是市電，其電源輸入電路由KA4的常開觸頭控制，當(dāng)選擇PLC控制模式時(shí)，PLC方可通電運(yùn)行。

2.2.1 PLC系統(tǒng)輸入/輸出信號(hào)分析

在電氣控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，對(duì)PLC的輸入/輸出信號(hào)進(jìn)行分析如下：

（1）、開關(guān)量輸入信號(hào)分析。開關(guān)量輸入信號(hào)有定量泵和變量泵能夠分別進(jìn)行起動(dòng)和停止控制，實(shí)訓(xùn)臺(tái)上設(shè)置 6個(gè)行程開關(guān)SQ1～SQ6（根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)選用）和1個(gè)壓力繼電器開關(guān)以及預(yù)留若干輸入信號(hào)端等。經(jīng)分析，實(shí)訓(xùn)臺(tái)固定開關(guān)量輸入信號(hào)共有11個(gè)。

（2）、開關(guān)量輸出信號(hào)分析。開關(guān)量輸出信號(hào)有定量泵、變量泵電機(jī)控制接觸器KM1、KM2的驅(qū)動(dòng)繼電器KA1、KA2以及液壓回路中各電磁閥的驅(qū)動(dòng)繼電器等。經(jīng)分析，實(shí)訓(xùn)臺(tái)固定開關(guān)量輸出信號(hào)共有2個(gè)。

（3）、模擬量輸入/輸出信號(hào)分析。調(diào)速回路中壓力傳感器和速度傳感器信號(hào)，以及比例調(diào)速閥和比例溢流閥輸出控制，都屬于模擬量信號(hào)，前2個(gè)為模擬量輸入，后2個(gè)為模擬量輸出。

3. 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的應(yīng)用

該實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)繼電器控制和PLC控制雙重控制，可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求，組成不同的電液控制回路，并根據(jù)控制功能的邏輯要求，在計(jì)算機(jī)上編制相應(yīng)控制程序傳送到PLC中，就可以實(shí)現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的控制要求。實(shí)訓(xùn)臺(tái)的功能得到了擴(kuò)展。

通過該實(shí)訓(xùn)臺(tái)，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用能力，以學(xué)生為主體，通過教學(xué)項(xiàng)目，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，啟迪創(chuàng)新思維，培養(yǎng)解決工程實(shí)際問題的能力。

4.作者簡(jiǎn)介

張文匯，1971年5月出生，碩士學(xué)位，新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，