主页 > 新闻动态 > 液压与气动综合PLC控制实验设备系统的分析与改造 2021-10-14

液压与气动综合PLC控制实验设备系统的分析与改造

随着工业技术的快速发展，可编程序控制器(PLC)广泛应用在液压系统控制与监控方面。目前液压实验台设备主要是由电气控制系统与液压运行装置2个部分组成，实验台计算机控制系统的软硬件都是基于Win7系统的，存在内容固定、控制方式单一、柔性差等缺陷。因此，本文采用PLC对液压实验台进行改造，以满足相关液压实验的需求。
一、液压与气动综合PLC控制实验设备,液压与气动综合PLC控制实验台,液压与气动综合PLC控制实验装置系统的改造：
1.实验台的组成
实验台主要由2个部分组成:电气控制系统与液压运行装置。实验台有2个泵:1个定量泵和1个变量泵，其各配有1个电动机。在实验台上拼装实验系统，实验台油路连接采用快速接头，搭建换接不同的液压回路。为了满足当前液压实验的需要，在进行液压实验台的电气控制系统改造中，在原有继电器控制系统的基础上，设计了转换接口，加入了PLC控制系统。
2.主电路设计
实验台以三相交流电为动力，电动机M1和M2分别采用直接启动方式，其中M1拖动定量泵，M2拖动变量泵。改造后的液压实验台要求能够根据需要选择合适的液压泵，因而拖动泵的电动机要求能够进行正转运行、点动控制。改造后的实验台电气控制原理如图1 所示。

图1 电气原理图

二、液压与气动综合PLC控制实验设备,液压与气动综合PLC控制实验台,液压与气动综合PLC控制实验装置PLC控制系统设计：
由液压实验台的控制系统可知，把指令信号作为PLC的输入，由PLC输出的控制信号则驱动实验装置上各个电磁阀的电磁铁，进而控制液压系统油路的流动方向，从而使实验台处于不同的工作状态，达到控制系统的目的。
通过对液压系统控制要求的分析可知，PLC的输入元件包括总启动SB0，总停止SB1，2个电动机启动SB2、SB3，2个电动机停止SB4、SB5，手动、自动选择切换开关SA，4个行程开关SQ1～SQ4以及2个电磁铁控制按钮SB6、SB7;输出元件包括指示灯HL，2个继电器线圈KM1、KM2，4个电磁铁线圈YA1～YA4。系统共有13个开关量输入点，7个开关量输出点，所以选用FX2n－32MR－001型PLC，PLC的I/O地址分配见表1，I/O分配图如图2所示。

输入元件	地址	输出元件	地址
总启动SB0	X0	指示灯HL	Y0
总停止SB1	X1	继电器KM1	Y1
M1 启动SB2	X2	继电器KM2	Y2
M2 启动SB3	X3	电磁铁YA1	Y3
M1 停止SB4	X4	电磁铁YA2	Y4
M2 停止SB5	X5	电磁铁YA3	Y5
手动/自动选择开关SA	X6	电磁铁YA4	Y6
行程开关SQ1	X7
行程开关SQ2	X10
行程开关SQ3	X11
行程开关SQ4	X12
电磁铁YA1 得电按钮SB6	X13
电磁铁YA2 得电按钮SB7	X14

表1 I /O 地址分配表

图2 I/O分配图

三、液压与气动综合PLC控制实验设备,液压与气动综合PLC控制实验台,液压与气动综合PLC控制实验装置功能的实现：
以计算机作为上位机、PLC作为下位机来控制的液压实验台，可以作为液压元件性能试验和液压回路实验的平台。在学习液压传动与气压传动知识的基础上，也可以自行编写PLC程序，设计更多的液压回路，实现对液压基本回路的自动控制。
1.液压回路系统图
速度换接回路的作用是使执行元件在一个工作循环中从一种速度切换到另一种速度。用2个调速阀串联，调速阀Ⅱ的流量比调速阀I 的流量小，从而实现2 种慢速的换接，如图3 所示。

图3 速度换接的液压回路系统图

2.液压回路系统图分析
对液压回路系统图以及表1进行分析可知，在自动情况下，按相应的按钮，将定量泵启动，然后将控制面板上的手动/自动开关转到自动位置。在控制面板按下SB7按钮，YA2得电，活塞杆快速返回，直至压到行程开关SQ1时，即活塞杆到原位，此时YA1、YA3、YA4得电，活塞杆实现快进，当压到行程开关SQ2时，YA1、YA4得电，进油路走调速阀I，活塞慢速实现一工进;当压到行程开关SQ3时，YA1得电，此时进油路走调速阀Ⅰ、Ⅱ，活塞慢速实现二工进;当压到行程开关SQ4时，YA1失电，YA2得电，油路反向，活塞杆快速返回;当压到行程开关SQ1时，即活塞杆停止在原位，液压缸原位卸荷。
3.元件动作顺序表
对液压系统图中各动作过程进行分析可知该系统的工作情况:快进---一工进---二工进---快退，从而得出该液压回路元件动作顺序，见表2。

步号	动作	YA1	YA2	YA3	YA4	输入信号
0	缸快进	+	－	+	+	SQ1
1	缸一工进	+	－	－	+	SQ2
2	缸二工进	+	－	－	－	SQ3
3	快退	－	+	－	－	SQ4

表2 元件动作顺序表

4.PLC 的控制程序
根据上述分析，在计算机上采用GX Developer三菱软件编写程序，编好后，进行运行监控。使用三菱编程电缆连接PLC的通信接口与计算机接口，设置好通信参数，将梯形图下载到PLC。速度换接回路梯形图如图4 所示。

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