電液控綜合試驗臺設計

摘 要 論述設計電液控綜合試驗臺的目的和意義，并闡述試驗臺的組成及原理。該試驗臺分為電氣系統和液壓系統，其中電氣系統包括操作顯示部分和PLC+繼電器部分。分別設計該試驗臺中組態軟件部分，并闡述其作用和設計內容；PLC+繼電器部分，并闡述其作用和設計內容；液壓系統部分，并闡述其工作原理和設計內容。最后闡述通過該試驗臺所能做的實驗。

關鍵詞 電液控；試驗臺；組態軟件；PLC+繼電器；液壓

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）04-0015-02

Abstract The purpose and significance of the design of the electro-

hydraulic and control test bench are expounded， and the composition and principle of the test bench are expounded. The test bench is di-vided into the electrical system， including operation display part and

PLC+relay part， and the hydraulic system. The configuration soft-

ware part， PLC+relay part， and the hydraulic system are designed，

and the working principle and the design contents are expounded. And at last， the experiment which can be done by this compre-hensive test bench are expounded.

Key words electro-hydraulic and control； test bench； configuration software； PLC+relay； hydraulic

1 引言

目前電液控系統應用廣泛，有液壓的地方基本都會有對應的電氣控制系統，并且這樣的系統在各行各業都有大量的應用。但是目前這樣的試驗臺缺乏，現有的試驗設備往往集成度高，試驗單一，比如現有液壓與氣動實驗室、PLC實驗室等，很少有電氣與液壓集成的實驗室；目前也有一些這樣的試驗設備，集成PLC與液壓系統為一體，但是沒有把PLC的上位機組態軟件集成到一起。

基于此，設計電液控試驗臺。通過在此試驗臺上的試驗學習，學生學會如何通過電氣部分對液壓部分進行控制，還能學會如何利用工控機，通過PLC上位機組態軟件對電氣及液壓部分進行控制和數據采集。

2 總體設計

圖1所示為電液控試驗臺總體設計框圖，該試驗臺的主要組成部分有電氣系統與液壓系統，其中電氣系統包括操作顯示部分（工控機及組態部分）、PLC+繼電器部分。該試驗臺的工作原理：工控機通過組態軟件對PLC進行控制和數據采集，PLC接收工控機的控制信號，并把相應的數據利用組態軟件傳輸到工控機并且顯示；繼電器接收PLC的控制信息，進而控制液壓系統；液壓系統按照接收到的信息進行動作，并把相應的數據傳遞到PLC。該試驗臺設計的內容有電氣系統設計和液壓系統設計。

3 電氣系統設計

操作顯示部分設計 操作顯示部分通過組態軟件在工控機上顯示，主要是組態部分的設計。并且進行組態監控程序設計時，將監控界面中的組態變量與PLC程序中對應的變量寄存器進行連接，讓它們一一對應，借助MCGS6.2組態軟件的開發系統，設計出適合于電液控試驗臺的監控軟件。主要有操作控制按鈕設計（借助組態軟件實現）、數據采集數顯表設計以及保存歷史數據的設計。通過組態軟件界面可以對PLC進行控制，還可以把系統相應的量進行數據采集。

PLC+繼電器部分設計 把PLC及繼電器固定在試驗臺上，留出線路接口，并給予標注。設計的主要內容如下所示。

1）PLC部分設計。PLC是電氣控制部分的核心，接收上位機組態軟件控制信息，經過程序運行后再發送出去，進而控制繼電器、液壓系統等；數據采集部分主要通過EM231模塊來實現，采集試驗系統中的壓力、流量、位置等數據，把采集到的數據進行處理后再發送到控制繼電器、液壓系統等，或通過組態軟件顯示到工控機界面上。

①PLC硬件設計。本實驗臺使用西門子CPU226 PLC和一個EM231模塊，該部分主要是線路連接，根據不同的實驗要求進行接線，主要包括PLC輸入部分的接線和輸出部分的接線。

②PLC程序設計。主程序是PLC程序主要部分，是各子程序入口，具有接收指令后，判斷子程序是否需要被激活的作用。初始化程序對PLC中各個變量賦予初值，是試驗系統能夠遵照后續程序正常運行的前提條件。手動程序的作用是使系統能夠接收操作指令，并對指令做出響應，完成指定動作。自動程序是通過運行可以讓設計好的試驗系統按照一定的步驟自動運行。模擬量轉換程序是經壓力變送器調制電壓信號（0～5 V）進入EM 231CN模擬量擴展模塊，然后經過程序轉換顯示出對應物理量數值。運算程序是PLC 程序中最為重要的程序段，包含系統工作過程中主要動作和主要運算過程，是整個程序的核心。

③I/O口分配。I/O接口分配，把輸入輸出信息與PLC的I/O口一一對應，進而進行控制操作及數據采集。根據不同的實驗，可以進行不同的I/O口分配。

2）繼電器部分設計。選用普通的繼電器，根據實驗要求，進行繼電器的接線，如有延時，可選用時間繼電器。

4 液壓系統設計

借助普通液壓試驗臺，試驗臺的組成有液壓源（液壓泵、過濾器、溢流閥及液壓管線等組成）、控制閥（包括電磁換向閥、節流閥等）、液壓缸及管線。通過液壓試驗臺能做以下實驗。

1）液壓泵實驗。了解液壓泵的工作特性；通過實驗增加對液壓泵工作的感性認識，如液壓泵工作時的振動、噪聲，油壓的脈動，油溫的升高等；掌握測試液壓泵工作性能的方法。

2）液壓回路實驗。液壓回路是液壓系統的重要組成部分，通過對液壓回路的動作觀察和動手操作，可加深對液壓回路組成元件和液壓回路工作原理的了解。液壓回路實驗如下所示：

①換向回路，了解利用電磁換向閥控制雙桿液壓缸運動、停止的原理；

②調速回路，了解利用節流閥或調速閥在液壓系統中調節液壓缸運動速度的原理；

③多缸順序動作回路，了解由行程開關控制電磁換向閥的自動往復換向回路的基本原理。

通過該實驗臺可以做如上液壓試驗，接上對應的繼電器及PLC線路等，根據實驗要求，安裝不同的液壓控制元件，用液壓管線組建液壓回路，就可以進行不同的電液控綜合實驗。

5 結論

此試驗臺集成了液壓及電氣PLC部分、組態軟件。通過此試驗臺，學生可做的實驗有：

1）組態軟件的使用，包括控制與數據采集部分，與PLC對應的接口連接；

2）PLC實驗，包括硬線連接、程序設計及調試；

3）接口設計實驗一，組態與PLC連接的接口設計實驗；

4）繼電器實驗，包括繼電器的選取、硬線連接；

5）接口設計實驗二，PLC與繼電器接口連接設計實驗；

6）液壓實驗，包括液壓元件的選取、液壓回路的設計及調試；

7）電控綜合實驗一，通過按鈕控制繼電器實驗；

8）電控綜合實驗二，通過按鈕控制PLC，進而控制繼電器實驗；

9）電液控綜合實驗一，通過繼電器控制液壓系統實驗；

10）電液控綜合實驗二，通過PLC控制液壓系統實驗。

通過該試驗臺的學習，學生更熟悉了繼電器、PLC及液壓部分；通過接口實驗，學生更深入地理解了它們的連接關系；通過電液控綜合實驗，學生更深入地理解了電液一體化。通過這些實驗，為學生學習電氣液壓一體化及機電一體化打好基礎，為將來走上工作崗位打好基礎。

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