基于可編程邏輯控制器的液壓系統控制

王 炯 王普超

（河南工業大學 機電工程學院，河南 鄭州450007）

如今，在我國的工業化生產中，如智能化控制和傳統工業技術工藝改造等方面可編程邏輯控制器得到廣泛的應用。對比傳統的繼電器控制器，可編程邏輯控制器的優點如下：結構簡單、方便安裝、適用范圍廣、靈活性好、編輯程序容易、尺寸小、可靠度高、抗干擾能力比較強、可實現聯網修正、設計和調試簡單而且時間短、方便維修等，并且可編程邏輯控制器通常不需要采用一些特定的手段就可以在工業中直接應用，更能適應現代工業的嚴格條件。應用可編程邏輯控制器來對液壓系統進行控制，可以提高系統的整個性能，具備比較強的優異性［1-2］。本文介紹了基于可編程邏輯控制器控制某液壓系統中液壓缸的經典液壓控制回路，以及可編程邏輯控制器的控制流程。

1 控制要求分析

當生產開始以后，液壓缸在一個工作周期過程中應該完成如下動作：①活塞向下運動到指定位置下腔壓縮排氣②活塞向上運動到指定位置上腔壓縮排氣，共兩個順序動作。這個問題是一個經典的順序位置控制問題，應用可編程邏輯控制器實現液壓缸的自動循環控制，應該在一些特定動作位置處安裝線性傳感器或者行程開關，用其來判斷活塞的運動是否到達位置，而且同時斷定從上一個動作轉到下一個動作的要求［3-4］。由于該系統進行二級壓縮，所以，選用兩個液壓缸，四個位移傳感器，每個液壓缸裝兩個位移傳感器LT01、LT02、LT03、LT04。按照壓縮機的工作需求，編制了液壓系統的程序控制流程圖，如圖1所示：

圖1 液壓系統的程序控制流程圖

2 液壓系統圖

按照液壓缸的動作需求和工作循環設計的液壓系統圖，如圖2所示：

圖2 液壓系統流程圖

1，2三位四通電磁換向閥；3，4液控換向閥；LT01，LT02，LT03，LT04位移傳感器；5，6液壓缸；PT01，PT02，PT03壓力傳感器；TIT01，TIT02，TIT03溫度傳感器按下開始按鈕進行通氣，當供氣壓力＞3MPa時，傳感器PT01觸發，可編程邏輯控制器控制電磁鐵1DT得電，電磁閥1從左位接入，液壓油經過單向閥流向控油口K1，進而推動閥芯向右移動，把右腔中的油推出，流進油箱，同時液壓缸C1腔進油，D1壓縮氣體排氣，A1吸氣，B1排油，在液壓缸上腔活塞與LT01觸碰時信號傳遞，可編程邏輯控制器接收信號控制電磁閥1左邊1DT斷電，電磁閥1切換到中位（Y型中位機能），液壓缸5停止下限位，當右邊2DT通電，電磁閥1從右位接入并換向，活塞向上運動B1腔吸油，C1腔排油，A1腔壓縮排氣，D1腔吸氣，當液壓缸下腔活塞與LT02接觸時傳遞信號，PLC接收信號控制電磁閥1右邊2DT斷電，電磁閥1切換到中位（Y型），液壓缸5停止上限位。液壓缸6的控制原理同液壓缸5相同。此時，完成了液壓缸的2個動作控制，進行下一個動作循環。電磁鐵動作表（“+”代表得電，“—”代表失電）如表1所示。

表1 電磁鐵動作表

在這個液壓系統之中，使用電液換向閥1和3，2和4控制液壓缸5和6的運動方向，使用液控單向閥控制回路中液壓缸活塞的位置，使用單向節流閥控制液控換向閥的閥芯運動速度，每個輸入輸出量在PLC的精確控制下完成上述動作。

3 PLC選型及I/O分配

目前，常見的可編程邏輯控制器品牌型號有很多，而且也各有各的控制功能特點，全面考慮液壓缸的工作需求，在工作過程中，需要可編程邏輯控制器控制精確度比較高，運算速度和效率比較快，而且具有非常高的處理任務能力，以及較低的經濟成本和較高的技術工藝指標［5］。由于可編程邏輯控制器的輸出電流較少，選用西門子—200，其I/O都滿足要求［6］。可編程邏輯控制器的輸入端和各個傳感器、控制按鈕直接連接，可編程邏輯控制器輸出端與各個電磁閥直接連接，使用可編程邏輯控制器上帶的電壓為24V的電源或者外置的電壓為24V的電源來使其運動，使用編輯程序的軟件來實現程序編輯和運行的監控，圖3所示為PLC的I/O地址接線圖以及外部接線圖。

圖3 PLC的硬件電路接線圖

4 結語

使用可編程邏輯控制器來對液壓控制系統的液壓缸進行控制，使液壓系統和設備的體積減小，實現模塊化運行，而且運行時穩定性好、可靠度高，并且各個I/O指示簡單、清楚，使安裝、調試、維修、改制液壓系統和設備所需要的時間極大縮短。避免了使用繼電器控制器所需消耗大量的時間、人力以及物力的不足，也避免了使用繼電器控制器對系統進行控制的響應速度慢、控制過程繁瑣、可靠性差、安全性低等不足。用可編程邏輯控制器控制液壓缸的液壓控制系統，可以實現工作精準、穩定，對降低工人工作時的噪音、提高工作效率、節約能源、減少不必要的浪費更有利，并且使液壓系統的工作性能得到提高，液壓設備的使用壽命得到延長，自動化程度和傳輸效率得到極大的提升，尤其是僅需要對程序進行調整就可以改變液壓缸的一些動作。

總而言之，基于可編程邏輯控制器的液壓控制系統對液壓缸實現控制，可縮小設備的體積，使設備的控制結構得到極大的精簡，降低能耗，使生產穩定、可靠、安全，使設備的工作效率和智能化程度得到了提高。

［1］黃志昌，黃鵬.液壓與氣動技術［M］，北京：電子工業出版社，2006：80-100.

［2］陳在平，趙相賓.可編程控制器技術與應用系統設計［M］.北京：機械工業出版社，2002：15-30.

［3］劉俊，李文.基于PLC的液壓機控制系統設計［J］.機械制造與自動化，2011（1）：157-160.

［4］劉輝，林玲.基于PLC控制的液壓控制系統［J］.科技經濟市場，2006（8）：20-21.

［5］高欽和.可編程控制器應用技術與設計實例［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

［6］廖常初.PLC編程及應用（第2版）［M］.北京：機械工業出版社，2005.