PLC控制的剪式液壓舉升機(jī)設(shè)計(jì)

方振同 梁長飛

（河南省信陽市檔案局，河南 信陽 464000）

剪式舉升機(jī)安裝比較方便、不占空間，適用于大多數(shù)轎車的維修和保養(yǎng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又較為精密。為了改善它的操控功能，通過使用可編程控制器（PLC）編程，在完成原有的普通上下舉升同時(shí)，實(shí)現(xiàn)快捷鍵操控到達(dá)常用指定高度，使得操作簡單便捷。PLC 具有工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，將其用于剪式舉升機(jī)的控制具有一定的實(shí)用性[1-2]。

1 剪式舉升機(jī)液壓回路設(shè)計(jì)

剪式舉升機(jī)的液壓回路主要包括兩個(gè)部分，升降回路和機(jī)械鎖回路[3]，如圖2所示。升降回路有左右兩個(gè)完全相同的回路組成，選其中之一表述。此回路由三位四通閥5、單向閥6、分流集流閥7 和液壓缸8 組成。上升過程，當(dāng)三位四通閥5 的2YA得電時(shí)，液壓油流程：換向閥5→單向閥6→分流集流閥7→單向閥→液壓缸8。下降過程，當(dāng)3YA 得電時(shí)，液壓油流程：液壓缸8 上端→換向閥5→油缸。

機(jī)械鎖回路由左右油缸4 和兩位三通電磁閥3組成。當(dāng)電磁閥1YA 得電時(shí)，兩位三通電磁閥3 左位工作，壓力油進(jìn)入液壓缸4 下腔，驅(qū)動(dòng)活塞向上移動(dòng)，機(jī)械鎖閉合，舉升臂被鎖住。此時(shí)可以進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)1YA 失電時(shí)，兩位三通閥處于右位工作，油缸下腔與油箱直接相通，腔內(nèi)油壓為零，油缸活塞在缸內(nèi)彈簧作用下收回，將機(jī)械鎖打開，此時(shí)舉升機(jī)可進(jìn)行上升或下降。液壓元件動(dòng)作表見表1。

液壓升降回路使用了分流集流閥7，可以實(shí)現(xiàn)控制回路的同步，這種方式精度較高，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。還使用了單向閥6，具有升降回路自鎖能力，增強(qiáng)舉升機(jī)安全性[4]。

表1 液壓元件動(dòng)作表

圖1 剪式舉升機(jī)液壓回路

2 PLC 控制電路

根據(jù)大中型轎車參數(shù)，設(shè)計(jì)剪式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)，自身高度為0.35m，最大舉升高度為2m，液壓缸上端裝有極限位置的限位開關(guān)和最低位的行程開關(guān)，液壓缸兩側(cè)設(shè)有齒形鎖止結(jié)構(gòu)[5]。剪式舉升機(jī)PLC控制電路除了擁有上升下降和鎖止這些基本功能，還要設(shè)計(jì)自動(dòng)到達(dá)指定高度和回位的快捷按鈕。控制界面包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)、上升和下降按鈕、鎖止按鈕、回位按鈕和指定高度的快捷按鈕，這里根據(jù)轎車維修保養(yǎng)等常用高度暫定為0.7m、1.6m、1.7m 和1.8m。PLC 繼電器分配表如表2所示，詳述了輸入、輸出點(diǎn)的元件和功能[6]。PLC 控制電路如圖2所示，其中SB4—SB7 的控制電路原理相同，SB5— SB7 的部分做了省略。

圖2 PLC 控制電路圖

表2 PLC 繼電器分配表

PLC控制電路的功能要求主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容。

1）上升。按電動(dòng)機(jī)開關(guān)按鈕SB1，X0 觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)立即起動(dòng)，機(jī)械鎖此時(shí)為打開狀態(tài)。按上升按鈕X1，2YA 得電，液壓上升回路流通，平臺會立即上升，松開上升按鈕X1，該機(jī)將立即停止上升。到達(dá)最大高度，限位開關(guān)ST1 動(dòng)作，觸點(diǎn)X11觸發(fā)，2YA 失電，上升回路關(guān)閉，舉升機(jī)停止上升。當(dāng)按下0.7m 按鈕SB4 時(shí)，觸點(diǎn)X4 閉合，上升回路流通，舉升機(jī)會從最低點(diǎn)自動(dòng)上升，10.6s 后到達(dá)0.7m 高度并停止，接著機(jī)械鎖自動(dòng)鎖止。與0.7m按鈕工作原理一樣，1.6m（X5）、1.7m（X6）和1.8m（X7）按鈕實(shí)現(xiàn)相同的功能，使舉升機(jī)舉升到達(dá)不同的高度。

2）下降。機(jī)械鎖處于打開狀態(tài)，按下降按鈕SB2，X2 觸點(diǎn)閉合，3YA 得電，液壓下降回路流通，舉升機(jī)下降，松開下降按鈕X2，舉升機(jī)停止下降。起動(dòng)回位按鈕X8，機(jī)械鎖打開，2s 后舉升機(jī)自動(dòng)下降，到最低點(diǎn)時(shí)觸發(fā)行程開關(guān)ST2（X12），下降回路關(guān)閉，舉升機(jī)停止下降，一分鐘后電動(dòng)機(jī)M0 自動(dòng)關(guān)閉。

3）鎖止。按鎖止按鈕SB3，觸點(diǎn)X3 閉合，1YA得電，液壓鎖止回路打開，機(jī)械鎖閉合，指示燈亮，舉升機(jī)鎖止不動(dòng)。再按SB3 按鈕，機(jī)械鎖打開，指示燈滅。

3 PLC 控制電路GX Developer 編程

根據(jù)舉升機(jī)的功能要求和液壓回路對應(yīng)的動(dòng)作，基于GX Developer 軟件完成PLC 控制電路設(shè)計(jì)和編程。所編的程序如圖3所示，PLC 控制電路接線圖如圖4所示。

圖3 電氣系統(tǒng)GX Developer 編程圖

圖4 PLC 控制電路接線圖

GX Developer 是三菱公司開發(fā)的用于三菱各系列可編程控制器的編程軟件，也是一個(gè)功能全面的通用性編程軟件。使用此軟件可以完成PLC 控制電路的編寫和仿真，驗(yàn)證程序的可行性。還可以對程序進(jìn)行相應(yīng)的在線調(diào)試，改善程序的控制性能。在程序的仿真測試中，通過對軟元件X1 等的強(qiáng)制ON或強(qiáng)制OFF，如圖5所示。

可以實(shí)現(xiàn)各按鈕動(dòng)合與點(diǎn)動(dòng)等。按照所設(shè)計(jì)的PLC 控制電路功能，逐一仿真測試。通過觸點(diǎn)X0— X3 的動(dòng)合可以測試剪式舉升機(jī)的電動(dòng)機(jī)的開關(guān)、上升、下降和鎖止的點(diǎn)動(dòng)控制。通過觸點(diǎn)X4—X7 動(dòng)合可以測試快捷上升到指定高度的自動(dòng)控制。使用觸點(diǎn)X8 動(dòng)合可以測試舉升機(jī)快捷回到最低位的自 動(dòng)控制。根據(jù)控制要求完成了測試和改善工作，圖3所示程序中各個(gè)起動(dòng)按鈕均能完成其所設(shè)定的功能。

圖5 軟元件測試控制圖

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了剪式舉升機(jī)的液壓回路和PLC 控制電路，并使用三菱GX Developer 軟件完成了PLC控制電路的編程。液壓升降回路使用了分流集流閥，較好的實(shí)現(xiàn)了兩舉升回路的同步性。根據(jù)提出的剪氏舉升機(jī)的功能要求進(jìn)行PLC 控制電路設(shè)計(jì)，運(yùn)用GX Developer 軟件編程，驗(yàn)證了PLC 控制電路的可 行性。所設(shè)計(jì)的舉升機(jī)具有較好的便捷性和實(shí)用性，為剪式舉升機(jī)的開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。

[1] 鄭鵬鑫.JFJ-25 剪式氣液舉升機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2007,35(3): 118-119.

[2] 白成志.剪式轎車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師,2002(10): 50-51.

[3] 高安邦,智淑亞,徐建俊.新編機(jī)床電氣與PLC 控制技術(shù)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2008: 160-223.

[4] 李寶順.液壓舉升機(jī)同步器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2005(4): 12-13.

[5] 鐘裕榮,莊清溪,張弋于,等.YFJ-50 移動(dòng)式氣液舉升機(jī)的研制[J].機(jī)電工程技術(shù),2004,33(8): 116-117,122.

[6] 吳定才.QJY230 型舉升機(jī)的使用與維護(hù)[J].汽車維修,2005(9): 52-53.