PLC在液壓站控制系統中的應用

摘 要：可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發的產品，逐漸發展成以微器處理為核心把計算機技術、自動化技術、通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置。文章應用西門子公司生產的可編程控制器S7_300系列PLC，實現液壓站自動操作控制系統，而且可以實現液壓站群的集體控制。該系統充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統可靠穩定，時期功能范圍得到廣泛應用。

關鍵詞：可編程控制器；控制系統；液壓站

引言

液壓站又稱液壓泵站，是獨立的液壓動力源裝置，它按驅動裝置要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量，它適用于主機與液壓裝置可分離的各種液壓機械下。用戶只要將液壓站與主機上的執行機構（油馬達和油缸）通過液壓油管相連，液壓機械即可實現各種規定的動作、工作。這個工作過程有溫度、壓力、液位、等參數的監視及控制；還有電機馬達的控制。如果用傳統的繼電控制很難達到很高的工作效率。當需要多個液壓站配合工作時，其控制量是很大的。因而引入PLC可以使得控制簡單化、智能化。

1 液壓站原理

液壓站的工作原理如下：電機帶動油泵運轉，泵從油箱中吸油后打油，將機械能轉化為液壓油的壓力勢能，通過集成塊（或閥組合）被液壓閥實現了將液壓油的方向、壓力、流量調節后經外接管路傳輸到液壓機械的油缸或油馬達中，從而控制了液動力機械方向的變換、力量的大小及運行速度的快慢，推動各種液壓機械做功。原理如圖1。

2目前廣泛使用的的控制方法

繼電器控制，PLC控制，單片機控制，其中PLC檢測控制系統應用最為廣泛。其具有以下特點：

2.1 可靠性

PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它將控制邏輯由傳統的繼電器硬件運算變為軟件運算，使得它的連線大大減少。PLC經過多年的不斷發展，具有工業針對性，有很高的抗干擾能力。在各大PLC廠家的不斷更新發展下，PLC各模塊可靠性已經有很大提高。與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。PLC進行了一系列可靠性設計，例如：冗余的設計（包括硬件冗余技術和軟件冗余技術），斷電保護功能（電容電源和UPS的應用使得斷電時有充分的處理時間），故障診斷和信息保護及恢復。PLC具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發生操作的錯誤。PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比PC控制更可靠的硬件和更簡單的編程語言。采用了精簡的編程語言加上強大的編譯診斷功能，編程出錯率大大降低。

2.2 易操作性

對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。通過專業的編程軟件進行編程并進行下載，更改程序的操作也可以直接根據所需要的接點號或地址編號進行搜索或程序尋找，然后進行更改。PLC有多種程序設計語言可供使用。由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有強大的自診斷功能降低了維修人員維修技能的要求。當系統發生故障時，通過軟件和硬件的自診斷，維修人員可以很快找到故障部位進行故障維修和故障排除。

2.3 靈活性

PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述等編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、可以使得不同專業的人員都有自己習慣的編程語言。操作靈活方便，監視和控制變量變得十分容易。

以上特點使用PLC控制系統具有可靠性高，程序設計方便靈活，運行穩定，擴展性能好，抗干擾能力強等諸多優點今后PLC控制系統還會得到更廣泛的使用。

3 PLC控制系統組成

該系統包含完整的PLC系統模塊。其中包含電源模塊， CPU-315，PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O包含開關量輸出（SM321DO），開關量輸入（SM321DI），模擬量輸入（SM331AI），模擬量輸出（SM331AO）等模塊。通訊模塊PS305。

I/O組成：

數字量輸入模塊（DI）：包含油箱液位高，油箱液位低，循環泵、主泵運行狀態，管路閥門狀態等。

開關量輸出（DO）：包含循環泵、主泵啟停控制，加熱器啟停控制，冷卻器啟停控制。

模擬量輸入（AI）：包含液位，流量，油溫，壓力等。

4 PLC邏輯控制

啟動邏輯：液位正常，油溫正常，管路閥門狀態正常等。

停止邏輯：液位超低，壓力超低，流量超低，急停信號等。

報警邏輯：液位低，壓力低，流量低，油溫低，油溫高等。

5 HMI設計

上位機與PLC通訊模塊通過Profibus總線連接，將各個參數傳給上位機通過人機界面Wincc顯示，并可以通過上位機人機界面控制液壓站的啟停。

6 液壓站群的控制

當多個液壓站需要配合工作時，可以將每一個液壓站設置一個ET-200遠程I/O站，將采集的參數通過通訊模塊傳入一個總的PLC站進行集中控制。且可以通過一個HMI就可以監視各個參數和人工參與控制。這樣就可以更加集中地控制多個液壓站組成的液壓站群，是的多個液壓站有序有計劃的協作運行。其原理如圖2。

圖2 液壓站群控制系統

7 液壓站穩定性的提高

由于液壓站是機械動力裝置，其穩定性和可靠性必須得到保障。其穩定性包和可靠性括：不誤報警，不誤停車，液位、壓力數值準確。PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息并通過Profibus總線傳到HMI。在應用軟件中，應用者還可以通過程序編輯軟件編入外圍電器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護，使用PLC控制本身就是比較可靠的控制方案。為了保證液位不誤報警，我們采用數字量模擬量雙重條件報警，當模擬量液位低且數字量液位低信號到達時才向HMI發出報警。壓力和流量同樣可以用冗余的方法。提高各個檢測量抗干擾性能，可以盡量使用屏蔽電纜，設置窗口時間，使用隔離模塊等。使用本地和集中兩種控制無擾切換可以提高液壓站控制的可靠性。

參考文獻

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[3]謝克明，夏路易.可編程控制器原理與程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002.

[4]齊蓉.最新可編程控制器教程[M].西安：西北工業大學出版社，2000.

作者簡介：徐興友（1984-），男，河北唐山人，助理工程師，本科，主要研究方向：自動化。