液壓傳動教學實驗臺的改進

周志平 熊軼娜

（空軍航空維修技術學院，長沙 410124）

國內眾多工科院校機械類專業廣泛使用QSC003B型教學實驗臺。實驗教學經常涉及四項內容：對液壓泵的性能進行測試；對溢流閥進行靜態性能測試；對液壓泵進行卸荷試驗；對節流閥進行調速試驗。由此可知，該實驗臺能完成的實驗項目較少，同時，在實驗中還發現，當液壓執行元件-液壓缸超過其極限位置或者在液壓缸承受過大載荷時，實驗臺容易出現故障，無法正常使用。此外，實驗臺在運行時，由于缺少顯示屏，液壓缸的運動速度、流量計的變化情況等實驗參數不能直觀顯示，影響教學效果。為了擴展實驗臺的使用范圍、提高測試精度和測試效率，使其運行控制更加方便、直觀、可靠，有必要對實驗臺的功能和結構進行改進。

1 改進后的實驗臺液壓系統原理

圖1為改進后的實驗臺液壓系統原理圖。與改進前的實驗臺相比較，加裝了一個二位二通電磁換向閥5；加裝了一個二位三通電磁閥11；增加了5個行程開關SQ1～SQ5；增加一個線速度傳感器S1來測試液壓缸的速度，以提高測試精度和測試效率。改進后，液壓系統所能完成的各種實驗及其動作狀態如表1所示。

表1 采用PLC及觸摸屏技術的實驗臺液壓系統動作狀態

表2 輸入輸出點的分配

圖1 采用PLC及接觸屏技術的實驗臺液壓系統原理

從圖1中可以看出，只要選擇實驗，按下按鈕，就可以操作任何一項實驗，相應電磁閥能自動完成通斷電動作；如果需要完成不同的實驗項目，可以調節流量閥、溢流閥等控制閥，觀察兩液壓缸的運行快慢、壓力表和流量計的變化情況等。

2 電控系統設計及功能

實驗臺在改進前僅能完成四項實驗，改進后實驗項目增加至7項。增加的實驗項目主要是典型液壓回路，具體包括模擬組合機床液壓系統調試回路、液壓缸的順序動作回路及液壓缸的差動快速運動回路。通過設計新的電控系統，本實驗臺可實現的主要功能體現在以下幾個方面。

一是電控系統具有實驗選擇功能。可以對七個實驗中的任意一個進行預先選擇；每個被選定的實驗可以自動進行，直至實驗結束；如果實驗在進行中需要使系統復位，可通過選擇“中止”按鈕來實現。二是可在顯示屏上完成實驗參數顯示。三是具有安全保護功能。電控系統可以實現液壓缸的極限位置保護、過載保護和負載端感應元件的RC浪涌吸收保護功能。實驗若出現故障，PLC停止輸出，使實驗設備免受損害。輸入輸出點的分配見表2。

本實驗臺電控系統的硬件控制核心為FX2N-48MR。為滿足實驗臺液壓系統動作表1中的動作狀態，其輸入點和輸出點的點數均確定為24；觸摸屏為D9300T；為實現將模擬信號（由速度傳感器輸出）轉換為數字信號，選擇FX2N-4AD作為本實驗臺的A/D轉換單元，該單元擁有12位及4通道，使用時需要輸入4～20mA電流、輸入±10V電壓。

本實驗臺電控系統的構成如圖2所示。PLC的所有主令控制按鈕均顯示在觸摸屏上。PLC與觸摸屏之間的通信方式為串行。PLC與外圍元件接線如圖3所示。

圖2 電控系統構成方框圖

圖3 PLC與外圍元件接線圖

本實驗臺電控系統的軟件包括兩個重要的組成部分，分別是PLC程序控制部分和觸摸屏顯示界面部分。觸摸屏顯示界面如圖4所示。

圖4 觸摸屏顯示界面

3 結語

實驗臺經過改進后，不僅增加了實驗內容，而且拓寬了實驗臺的使用范圍和價值。實驗臺采用PLC和觸摸屏技術，控制運行更加可靠、直觀，使學生能夠更加方便地對液壓系統進行操作。該系統可供其他液壓教學實驗臺借鑒。