基于PLC的液压站精确定位PID控制系统

３Ｏ８
橡 胶 工 业
２０１１年 第 ５８卷 Baidu Nhomakorabea
反 馈信 号 实施 闭 环 控 制 ，上 位 机 设 定 的段 宽位 置
表 １ ＰＩＤ运 算 回 路 变 量
与 实 际液压 缸 所 处 位 置 比较 得 到 误 差 ｅ，误 差 信 号 经 过 ＰＬＣ内部 的 ＰＩＤ 调 节 器 计 算 后 通 过模 拟 量 输 出模 块控 制 伺 服 阀组 ，可 使 实 际 的 液 压 缸 位 置 跟 踪设 定位 置 ，从 而 实 现液压 站 的准 确定 位 。
１ 系 统 结 构 液压 站 精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系 统 结 构 如 图 １
所 示 。 ＰＬＣ的 ＣＰＵ 模 块采 用 Ｉ／０ 点数 为 ４ ０９６的
Ｑ０２ＨＣＰＵ。 由于控制 系 统 涉及 到数 字 量 和 模 拟 量相 互 转换 ，因此 需采 用数 字量 输入／输 出和模 拟 量输 入 ／输 出模块 扩展 系 统 。ＣＰＵ 和数 字量 扩 展
液压 站精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系 统 主 要 由 控 制 电路 、驱 动 电路 、保 护 电路 、光 电 隔 离及 伺 服 阀等 组成 ，其 硬件 结 构如 图 ２所示 。
ｉ ！ 卜 驱动电路 ｌ故障电路ｌ
ＰＬＣ
Ｐ
一ｌ＾ Ｌ， ｒ
电流 电压 ｋ 信号采集 ｆ
图 ２ 液 压 站 精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系 统 硬 件 结 构
定 位 过程 中茎妻，１上。 轮 辋 与。 下 轮辋。之 间距 离 构 成
的段宽 直 接影 响着 轮胎 均 匀性试 验 机所 测参 数及
设 备本 身 的精 度 。在 生产 过程 中要 求 轮胎 均匀 性
上 位 机实 现参 数设定 、远 程控 制 、数 据存 储和 报警处 理 等 功 能 。触 摸屏 用 于 手 动 动作 、实 时数 据动态 显示 及监 控 等功 能 。为实现 可靠 稳定 的传 输 和 通 信 ，系统 采 用 Ｅｔｈｅｒｎｅｔ通信 传输 协 议 ，因 此 通信 模块 选择 具有 该传 输 协议 的 ＱＪ７１Ｅ７１－１００ 模 块 。
摘要 ：利用可编程控制器（ＰＬＣ）内嵌 的 ＰＩＤ控制功能设计轮胎 均匀性试验机 的液压站精确定 位系统 。介绍定位 系 统 的结 构 、液 压 站 模 块 的 硬 件 组成 以及 ＰＩＤ控 制 算 法 实 现 。实 践 表 明 采 用 ＰＬＣ 内嵌 的 ＰＩＤ 功 能并 增 设 位 置 误 差 判 断 后 ，完 全 满 足 定 位 精 度 要 求 ，轮 辋 定位 精 度 可控 制 在 ０．０５ ｍｍ 以 内 。
ｌ Ｉ Ｑ０２Ｈ ＣＰＵ Ｑ６４ＤＡ Ｑ６４ＡＤ ＱＪ７１Ｅ７１—１００
比例 阀组
伺服 阀组
图 １ 液 压 站 精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系 统 结 构
模块 负 责液压 站定 位过 程 中 的数 字量 的输入 和输 出控 制 ，模拟 量控 制模 块具 有 ４路模 拟量输 入 ，负 责定 位过 程 中液压 缸位 置 和 阀组 开度 的采集 和控 制 ，将 液 压站 现场 的 电流 、电压 信 号 进 行 Ａ／Ｄ转 换 ，并 将 转换结 果 送至 ＣＰＵ处 理 。
基 金 项 目 ：国 家 科 技 支撑 项 目（２００７ＢＡＦ１４Ｂ００） 作 者 简 介 ：杭 柏 林 （１９５９一 ），男 ，内蒙 古 通 辽 人 ，青 岛 科 技 大 学研究员 ，硕士 ，主要从 事管控 一体化 、机 电一体化 、智能 控制及 轮 胎 检 测 设 备 的 研 究 与 开 发 。
第 ５期
杭 柏 林 等 ．基 于 ＰＬＣ 的液 压 站 精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系 统
３Ｏ７
基 于 ＰＬＣ的 液压 站精 确 定 位 ＰＩＤ 控 制 系统
杭柏 林 ，吕浦伟 ，高 国威
（１＿青 岛科 技 大 学 机 电 工程 学 院 ，山东 青 岛 ２６６０６１；２．软 控股 份 有 限公 司 ，山东 青 岛 ２６６０４２）
关 键 词 ：ＰＬＣ；ＰＩＤ；精 确 定位 中图 分 类 号 ：ＴＱ３３０．４叶。９２ 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０００—８９０Ｘ（２０１１）０５—０３０７—０３
液 压 站 为 轮 胎 均 匀 性 试 验 机 的重 要 组 成 部 分 。传 统液 压站 控制 系统 通常 利用 液压 站生 产厂 家 提供 的控 制器 实 现 上 轮 辋 轴 的精 确 定 位 ，而 液 压 站控 制 器 内嵌 的 控 制 程 序 大 多 为 生 产 厂 家 编 写 ，利用 计算 机 高 级语 言 以及 对 应 的板 卡 完 成 控 制过 程 ，因而 普通 的技术 人 员掌握 困难 ，不 利 于调 试 ，可靠 性也 较 差 。为 满 足 检 测类 设 备 发 展 状 况 对轮 胎 均匀性 试 验 机 液压 站 的要 求 ，本 工 作 采 用 具有 可 靠 性 的可 编 程 控 制 器 （ＰＬＣ）作 为 控 制 中 心 ，利 用 数 字 ＰＩＤ控 制 算法 实 现 液压 站 的精 确定 位 。该控 制系 统具 有液 压站精 确定 位过 程 中 的 自 动调 控 、自动保 护 和故 障报警 等功 能 ，可将 整个定 位过 程 中的各 种数 据进行 显示 、存 储 ，并 可使 用计 算机 管 理 系 统 通 过 ＱＪ７１Ｅ７１－ＩＯＯ以太 网 模 块 将 数 据 下传 至 ＰＬＣ，便 于操 作人 员 随时根 据 轮胎 规 格 调整 轮辋 宽 度和设 备工 作状 况 。
２ 硬 件结构 液 压站 定位 过程 中其 位移 传感 器测得 的位 置
值会 逐 渐变 化 ，当 液压 站 运 动 至 上位 机 设 置 的轮 胎 所需 段宽 时 ，要保证 段 宽恒定 不变 ，必须 相应 地 调 整伺 服 阀组 的开 度 ，通 过 调 整 阀组 的开 度 可 维 持 上轮 辋 的精 确 位置 。系 统将液 压缸 的位 移作 为