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液压系统控制与PLC应用的内容简介

浏览次数:26  更新时间:2018-05-14

摘 要:液压传动控制系统让液压缸实现自由进退动作,以便实现动力滑台的进给运动。本系统用 PLC代替继电接触式控制实现液压缸的自由进退。采用可编程控制器作为其控制系统,提高液压缸的自动化程度,保证了动力滑台有连续动作的高可靠性,使系统的通用性和灵活性达到了要求。本文从可编程控制器的选择、硬件设置和程序编制等方面作了介绍。
 
引言
 
液压传动系统在继电接触式控制电路的控制下,驱动运动部件完成规定动作。液压传动是靠密封容器内的液体压力能来进行能量转换、传递与控制。它具有输出力矩大,运动传递平稳、均匀,调整控制方便等优点。传统的液压传动系统是由电气控制线路控制,由于这种控制线路的可靠性差,灵活性差,而且维修困难,现采用PLC 对此系统进行控制,能很方便的实现多种复杂的自动工作循环,使用简单,编程方便,可靠性高,通用性和灵活性强,还可实现控制的可视化。本系统是用上位机实现对液压系统的控制,主要是控制液压系统完成基本的动作 液压缸的自由进退,从而实现动力滑台的进给运动。总的控制系统的结构是:上位机用力控组态软件做人机界面,实现各种控制的可视化;下位机用PLC 实现电磁换向阀的控制,利用组态软件对PLC 的监控实现系统的实时控制。
 
在液压系统工作时噪声污染和漏油引起了运行环境恶化,这就提出了高性能、远程控制方式。工控现代化进程也促使液压控制系统朝大型、连续、集成与自动化方向发展。这种趋势,对监控系统提出了网络化处理的要求,必须具备:
 
(1)可靠性:现代液压系统的复杂性和高效化特点决定了任何故障,特别是控制系统失效,将导致生产过程的巨大损失。
 
(2)智能化:液压监控系统承担着整个过程的控制,指挥和协调功能,应能应用故障诊断理论等方法对系统异常进行预测,诊断和排除,并在监控系统自身出现故障时还能自诊断与恢复。
 
(3)实时性:监控系统必须对生产过程中的信息如各种过程变量,设备状态变量和环境状况进行实时处理,将信息和结果进行储存,为后续数据分析挖掘提供基础。
 
1 液压传动系统设计
 
本系统以液压动力滑台为例。液压动力滑台是组合机床用以实现进给运动的一种通用部件。其运动是靠液压缸驱动的,该液压动力滑台的自动工作循环是:快进 工进 快退 原位停止。
 


下面简要介绍本系统动作情况,如图1 所示:
 
(1)动力滑台快进:液压泵1 输出的液压油经换向阀2(左位),进入液压缸3 的无杆腔,推动活塞杆右移,液压缸3 的有杆腔回油经换向阀2(左位),换向阀4(左位)进入液压缸的无杆腔,形成差动连接。活塞杆快速右移,带动动力滑台快速进给。
 
(2)动力滑台工进:换向阀2 的左位和换向阀4 的常态位(右位)进入系统。液压泵1 输出的液压油经换向阀2(左位),进入液压缸3 的无杆腔,推动活塞杆右移,有杆腔回油经换向阀2(左位),滤油器5,调速阀6 流回油箱。由于回油路上接调速阀,使回油流量减少,从而使活塞杆右移速度减慢,带动动力滑台工作进给。
 
(3)动力滑台快退:换向阀2(右位),换向阀4 的(常态位)进入系统。液压泵1 输出的液压油经换向阀2(右位),进入液压缸3 的无杆腔,推动活塞杆向左移动,无杆腔回油经换向阀2(右位)流回油箱。活塞杆有杆腔作用面积小,使活塞杆快速左移,带动动力滑台快退。
 
(4)动力滑台原位停止:换向阀2、4 都是常态位进入系统。液压泵1 输出的液压油经换向阀2(中位)流回油箱,实现卸荷。液压缸内无液压油流入,活塞杆不动,动力滑台原位停止。
 


电磁阀和液压缸动作关系如表1 所示:
 


YA1,YA3 控制滑台快进;YA1 控制滑台工进;YA2控制滑台快退。
 
2 PLC控制系统设计
 
2.1 硬件设计
 
根据需要,按钮和行程开关可以直接与PLC 的输入端子相连,继电器线圈与输出端子相连,可知PLC 所需的输入、输出点数共计10 点,考虑到今后扩大功能留有余地,选定PLC 型号为F1 40MR。输入、输出点分配如下所示:
 
I SB1 X001 SB2 X002
 
SQ1 M100 SQ2 M101
 
SQ3 M102
 
O YA1 Y0 YA2 Y1
 
YA3 Y2
 
如图2 所示为系统中PLC 的外部接线图:
 


2.2 程序设计
 
本系统的功能完成主要靠PLC 内的程序来实现,有些控制可以由上位机来干预。系统流程图如图3所示。由于PLC有着极好的稳定性,所以设备的大部分控制功能都由PLC来实现,程序的整体结构如下:
 
指令表:
 
 
 


梯形图为:
 


2.2.1 手动方式
 
设计中的手动方式可以控制电机的起停、变频器的正常八速段调速、电磁阀的吸合控制。是为了在精度要求不高的时候或作简单测验时(比如测试电机负载情况)能够用较简洁的方式来控制系统的运行。
 
2.2.2 自动方式
 
本设计中的自动方式下可以按预定的方式完成活塞杆的往复运动。要求活塞杆能够在到达一个终点以后经过预先设置好的时间后返回。这就要求电磁换向阀的两个线圈必须隔一定的时间轮流吸合或放开。整个过程可以让PLC内部的程序来完成,而不需要人的干预。如果需要切换控制方式,则可以用上位机人机界面上的转换控制按钮或用外接开关强行转换。
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2.3 工作原理
 
(1)动力滑台快进
 
动力滑台上的挡铁压下SQ1,M100 常开触点闭合,按下起动按钮SB1,X001常开触点闭合,M103线圈通电,M103 常开触点闭合,使电磁铁线圈Y430,Y432 同时通电,此时,图1 中的换向阀2 和换向阀4 的左位进入系统,活塞杆快速右移,带动动力滑台快速进给。
 
(2)动力滑台工进
 
当挡铁下压行程开关SQ2 时,M101 常开触点闭合,M104线圈得电动作,使电磁铁线圈Y432失电。此时图1 中换向阀2 的左位和换向阀4 的常态位进入系统,从而使活塞杆右移速度减慢,带动动力滑台工作进给。
 
(3)动力滑台快退
 
当动力滑台工作进给到终点,挡铁压下行程开关SQ3时,M102 常开触点闭合,使电磁铁线圈Y430,Y432 同时失电,使Y431 线圈得电。此时,图1 中的换向阀2(右位),换向阀4(常态位)进入系统使活塞杆快速左移,带动动力滑台快退。

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