基于PLC的液壓工裝控制系統的設計

李喜旺 柳娜

摘要：液壓技術滲透到很多領域，不斷在機床、工程機械、冶金機械等行業得到大幅度的應用和發展，而且發展包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。本設計以液壓機的電氣控制為基礎，配以可編程控制器（PLC），根據液壓機的工作過程，按照生產工藝要求進行自動控制。

關鍵詞：PLC ;液壓機;自動控制

1.研究內容

對液壓工裝系統進行設計，以PLC為核心，實現系統的自動化。液壓機動力由1臺電機提供，壓力由液壓機提供，液壓泵由一臺5.5kw的電機提供動力。工作所需要的壓力由液壓提供，壓力在0?100噸之間可調，壓力大小可通過調節壓力繼電器來控制。通過PLC可編程控制器來控制液壓機的下壓，保壓，卸壓，停止等動作過程都自動完成。

2.液壓系統的工作

2.1 液壓傳動的介紹

液壓傳動是以液體作為工作介質，通過各種液體元件實現能量轉換，傳遞，控 制的技術。一部壓機通常由三部分組成，即原動機-傳動裝置-工作機。原動機的作用 是把各種形態的能量轉變為機械能，是機器的動力源;工作機是利用機械能對外作 功;傳動裝置設置在原動機和工作機之間，起傳遞動力和進行控制的工作。液壓傳 動是利用液體靜止傳動原理來實現的。

2.2 液壓系統的組成

一個正常工作的液壓系統，一般都應具有下列五個主要部分：

1）動力源——液壓泵站 它將電動機（或其他原動機）輸出的機械能轉變為工 作液體的壓力能，一般最常用的是液壓泵。2）執行元件——包括液壓缸和液壓馬達，它把工作液體的壓力能重新轉為往復 直線運動或回轉運動的機械能，推動負載運動。3）控制元件——包括對液壓系統中液體壓力，流量（速度）和方向進行控制和調節的壓力閥，流量閥和方向閥，實現液壓系統的工作循環。4）輔助元件——為保證液壓系統正常工作所需的上述之類元件以外的裝置，在系 統中起到輸送，貯存，加熱，冷卻，過濾和測量等作用。包括管路，管接頭，油箱， 過濾器，蓄能器以及各種指示和控制儀表等。5）傳動介質——傳動介質是指傳遞能量的流體，即液壓油。

2.3 液壓系統工作分析

液壓機工作主要分為六個步驟，其工作步驟圖如圖2-1所示

如果將其按照工作狀態劃分，也同樣可以分為如下六種工作狀態，也是同樣的道理。結合本次設計的液壓工裝系統，對六種工作狀態做出詳細的解釋。

1）預設壓力：設置壓力由電磁閥2和9控制。根據實際情況，在壓機運行前，需要對壓力進 行設置。按下預設按鈕SB3時，使得電磁閥2和9的線圈同時通電，對壓力繼電器 進行參數設置。2）壓頭下行：壓頭下落過程由電磁閥L10和H11控制。按下壓頭運行按鈕SB4 ，電磁閥L10和H11線圈同時通電，液控閥6和7不能正向通油，液控閥5則可以正向通油。3）加壓：加壓過程由電磁閥H10和L10控制。當壓頭下落，壓下下限行程開關SQ2時， 電磁閥H11線圈失電，接通電磁閥H10的線圈，由它所控制的液控單向閥4可以正向通油，此時L10仍然保持通電狀態。4）保壓：保壓由L10單獨控制。一旦壓力繼電器觸點動作，系統進入保壓狀態。此時電 磁閥L10線圈仍然保持通電狀態。系統維持在壓力不變的狀態。5）卸壓：卸壓過程由電磁閥L10和P控制。保壓延時一到，電磁閥P線圈通電，電磁閥 L10仍然保持通電狀態，此時，下缸不進油，也不回油，上缸卸荷。6）壓頭上升：壓頭的上升過程由電磁閥L10控制。卸壓延時到后，電磁閥L10斷電的情況下， 由它所控制的液控單向閥6和7可以正向通油。當壓力達到溢流閥所設定值時，進 行減壓，確保壓頭上升時沖擊力過大而導致損壞。

3.PLC硬件控制系統的設計

3.1 PLC的選型

本次設計中在經過多方面考慮之后，選擇了西門子S7-200?？梢詽M足本次液壓工裝控制系統設計的要求。所選擇的S7-200并非大型控制機，而是小型的。但是卻被廣泛使用于各行各業的自動化系統，尤其是中小型設備。

3.2 IO口的分配

根據本次設計的液壓機所需要的設備以及所要實現的共能，對PLC的I/O進行了合理的分配，如下表3-1所示

4.PLC軟件設計與仿真

在測試本次系統設計的時候，是使用仿真器進行模擬仿真與調試。在仿真的一開始也遇到一些細節問題，比如說電機啟動時間太短或者說定時器設定的延時時間短等等。另外因為是仿真而不是實物，因此很多元件的觸點例如壓力繼電器、行程開關等等。當發現這些問題，并設法解決之后，系統的整體程序便可以基本正常運行。

參考文獻

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