PLC在液压控制系统中的应用

[摘 要]本文介绍了PLC在液压控制系统中的应用，包括系统组成、程序设计、控制方法、调试。本系统通过PLC控制电磁阀实现对液压缸自动进退、保持动作。

[关键词]PLC；液压控制系统；编程；

中图分类号：TV664.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0308-01

0 引言

本文以线性绞车为主导，通过PLC控制电磁阀，实现对液压缸自动进退动作控制，完成 “夹紧”和“往返”两个动作，实现顺序控制、手动控制、紧急停车等功能。

1.液压控制系统概述

液压控制系统是以电机提供动力基础，以液压油作为工作介质，使用液压泵将机械能转化为压力能，推动液压油，通过职能机构控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点。

液压系统的优点：

（1）液压元件的功率-重量比和力矩-惯量比大；

（2）工作比较平稳，反应快，冲击小，可在负载下直接换向或启动；

（3）易实现复杂的动作、集中操作或远程控制；

（4）易实现无极调速。

液压控制系统的原理图见图1：

2.线性绞车控制系统的工作原理

2.1 线性绞车控制系统组成

主要由控制系统、液压传动系统组成。控制系统以PLC为核心，编译工作程序，控制电磁阀的启停，从而控制液压缸的伸缩，实现工况下的动作方向、工作行程。液压传动系统由各种阀门、液压油箱、液压缸、液压管路等组成，基本液压回路实现不同功能，包括控制执行元件运动速度的速度控制回路、控制液压系统全部或局部压力的压力控制回路、用来控制执行元件（液压缸）运动方式的换向回路等，这些回路组成的传动系统实现了机械设备所需的各种运动及控制功能。工作部件主要为液压缸，它们的工作过程按预定的逻辑关系实现，运动状态的改变靠转换信号。信号主要来源于按扭（启动、停止）开关、行程限位开关、压力等参数变化，这些输入的信号通过PLC逻辑运算转化为控制液压换向阀的输出信号。

2.2 PLC系统设计

（1）PLC的选择

PLC芯片集成了CPU、RAM、ROM与输入输出电路，PLC主要用于输入输出之间的逻辑转换，逻辑信号流程可表示为输入―CPU逻辑转换―输出，输出信号对设备进行各种控制，实际上PLC只是起了中间变换器的作用。为实现控制系统数据的集中管理，将现场数据远程传输，采用了PLC串行通信模块。

（2） PLC控制的工作原理

PLC系统主要是通过编译程序，控制电磁换向阀的启停，实现液压缸的按照工艺要求自由进退。如图2所示：

在选择PLC时，首先要分析液压系统运动过程、设计功能以及输入设备（按扭开关、行程开关、传感器等）和输出设备（液压换向阀电磁铁线圈、接触器线圈、指示灯）的作用，明确输入、输出信号的对应关系和数量，选择与之相适应的PLC。

（3）PLC程序设计

1执行方式

自动方式下可以按预定的方式完成活塞杆的往复运动。要求活塞杆能够在到达一个终点以后经过预先设置好的时间后返回。这就要求电磁换向阀的两个线圈必须隔一定的时间轮流吸合或放开，整个过程可以让PLC内部的程序来完成。如果需要切换控制方式，则可以用上位机人机界面上的转换控制按钮或用外接开关强行转换。图3为程序流程图：

手动方式可以控制逐个控制电磁阀的吸合控制。是为了在精度要求不高的时候或作简单测验时能够用较简洁的方式来控制系统的运行。

2执行过程

PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

3 PLC控制系统的抗干扰设计

尽管PLC有较强的抗干扰能力，但是如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或PLC的安装和使用方法不当，还是有可能给PLC控制系统的安全和可靠性带来隐患。因此，在PLC控制系统设计中，还需要注意系统的抗干扰性设计，主要从三个方面考虑：

（1）采取抗电源干扰的措施，以减少因电源干扰造成的PLC控制系统故障；

（2）采取合理的接地方式，可避免电压冲击的危害；

（3）采取防I/O干扰措施，降低对元器件的损伤。

4 结语

本文通过对液压控制系统组成、设计、运行三个方面的简述，阐述PLC在液压控制系统中的应用，并详细的说明了PLC编程设计的过程和执行过程。

参考文献

[1] 何衍庆，可编程控制器原理及应用技巧，化学工业出版社1998.

[2] 张宏友.液压与气动技术[M].北京：大连理工大学出版社，2009.

[3] 马宪亭.液压与气压传动技术[M].北京：化学工业出版社，2009.