基于PLC 控制的液压控制系统
基于PLC的液压机控制系统设计
基于PLC的液压机控制系统设计刘俊,李文(大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028)摘 要:针对传统液压机控制系统的不足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建了基于PLC与工业触摸屏的电气控制系统整体结构,设计采用三菱FX1N PLC作为主控核心,实现的功能分别为与上位机的数据交换,对液压机外围硬件电路以及内部阀体控制和对压力、位移、温度的数据检测。
并给出相应的PLC程序及部分上位机界面设计。
应用结果表明,与传统设计相比,该系统既可以实现自动优化运行,又可以满足手动控制的操作要求,提高了工作效率,是机电一体化的典型应用。
关键词:液压控制;电气控制;可编程逻辑控制器;数据检测;人机界面中图分类号:TH137;TM57 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2011)01 0157 04Control Syste m Design of Hydraulic Press Based on PLCL I U Jun,L IW en(E l e ctrica l and Infor m a tion I nstit u t e,Da lian Jiao t ong Un ive rsity,Da li a n116028,Ch ina)Abstrac t:To m ake up f or t he short age in t he traditional control sys t e m f or hydr auli c pr ess,t his paper constructs t he overall s truc t ure of e l e ctrical contr o l sys t e m based on PL C and indus trial touch screen.I n or der t o m ake t his sys t e m has bett er perf or mance and hu manized operati o n int erf ace,M it sub i s hi FX1N PLC is used as the core t o rea lize its f unction data exchange w ith PC,t he contro l of the peripheral hard w ar e c ircuits and int ernal valves,and t he data de t ec tion i n t he pressure,displace ment and t e mperat ure.And ita lso of f ers the des i g n o f t he corr espond i n g PL C procedure and part o f t he PC int erf ace des ign.Runn i n g result sho w s that co m pared w ith t he trad iti o nal des ign,the syst em not on l y can r eali z e the aut omatic op tm i al oper a ti o n,but also can mee t t he perf or mance require ment s f or manual contr o l and m i prove work effi c iency.This is a typica l appli c ati o n ofmechanical and elec trica l int egrati o n.K ey word s:hydraulic contr o;l e l e ctrical contro;l PL C;dat a det ecti o n;HM I(H u manM achine Int erf ace)0 引言转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一,它直接承载车体质量,保证车辆顺利通过曲线。
基于PLC的液压自动控制系统创新实验研究
实验 ，有 着社会 实践 上的价值 和意义 。本文结合 教学经验 ，将两者结 合起来进行 创新实验 ，
获得了良好的教学效果。通过这项实验 ，不仅加强了学生的知识运用能力和创新精神的培
养 ，而且还加强了学生独立的面对问题和 解决 问题 的能力。 关键词 ： Ｐ Ｃ；液压传动 ；创新实验 Ｌ 中圈分类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ － １４ ２ １ ） ８ 上） ０ ３ ０ ９ ０ （ ０ ０ （ －０ ７ － ２ ０ ３ ２
相互 交叉 和 联 系起来 ，进 行分 析 研究 和 应用 。Ｐ Ｃ Ｌ 液 压 技 术 在 高 校 教 学 中结 合 起 来 进 行 实 验 ，有 助
于 学 生 充 分 的 联 系 自己 的 知 识 和 能 力 ，并 将 其 融
会 贯 通 起 来 ，解 决 一 些社 会 发 展 中所 出现 的 一 些 实 际 的 问 题 。 同 时 ，还 可 以加 强 学 生 对 于 多种 技
１
ｌ 似 Ｉ ８
基于Ｐ Ｃ Ｌ 的液压 自动控制 系统创新实验研究
Ｉ ｎｎｏ ｖａｔｏｎ ｅ ｉ ｘｐｅｒｍ ｅｎｔ ｒ ｉ ｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｆｈｙｄｒ ａｕｌｃ ａｕｔ ｉ ｏｍ ａｔｏｎ ｉ
ｃｏｎｔ ｏＩｓ ｔ ｒ ｙｓ ｅｍ ｂａｓ ｅｄ Ｃ ｏｎ ＰＬ
１１ 实验器材的准备 ． 实 验器材 的准 备对 于实验 的顺利 进行 来说 ， 有 着 非 常 重 要 的 作 用 。在 实 验 的 开 始 阶 段 ，对 实 验 器 材 的准 备 ，主 要 包 括 液 压 元 件 ，Ｐ Ｃ 以及 一 Ｌ 些开 关 按 钮 、 电 源模 块 等 。这 些器 材 的 准 备 ， 有
首 先 ，学 生 可 以通 过 自己 的知 识 能力 和 系统 ，
基于PLC的液压同步系统的程序设计方法
基于PLC的液压同步系统的程序设计方法在液压系统中，经常要求系统能控制处理多个执行机构同步运行的问题。
下面以笔者为国内某热电厂所设计的由一台PLC和四个电液比例阀组成的系统为例，说明同步系统的组成及程序设计方法。
一、系统组成系统由PLC、电流比例阀、齿轮双齿条油缸及转动执行机构等部分组成。
由PLC控制四个电液比例阀分别驱动四个齿轮双齿条油缸，带动四个执行机构转动。
控制要求规定：四个执行机构转动时，其转动速度应同步，最终的转动位置角度应相同。
系统的PLC选用Koyo SZ-4型产品，其各种模块安装在机架内的不同槽位上，I/O点的地址定义号由该模块所在的槽位决定，八槽机架所安装的模块类型及其地址定义号如图1所示。
图1系统的开关量输入模块选用8ND1型和16ND1型24VDC模块，它们的地址号为1010 ~1077，共56点。
主要用来连接按钮输入信号和接收绝对式旋转编码器发生的编码信号。
开关量输出模块选用8TR1型24VDC模块，它的地址号为~010~Q017，主要用来连接各种指示灯。
模拟量输出模块的型号为2DA2，该D/A模块提供2路-10V~—+10V的输出电压。
Z-CTIF为高速计数模块，该模块用于接收增量式旋转编码器发来的高速脉冲。
比例阀选用的是4WRZ16型先导式电液比例换向阀，其电源形式为直流24V，电磁铁名义电流为800mA。
由PLC输出的-10V~+10V电压控制功率放大器输出-800mA~+800m A电流，输出电流的大小决定了电液比例阀阀口的开度。
系统选用Koyo TRD-NA360PW绝对式旋转编码器作为执行机构转动角度检测反馈元件。
当电液比例阀驱动齿轮双齿条油缸带动执行机构低速转动时，绝对式旋转编码器可将执行机构的转动位置角度实时反馈给PLC。
系统选用的增量式旋转编码器用于发出执行机构转动方向和转动角度大小的指令。
二、程序设计方法1、旋转编码器数据采集的编程方法图2为绝对式旋转编码器和增量式旋转编码器数据采集的部分程序。
基于PLC的四柱万能液压机液压系统设计
基于PLC的四柱万能液压机液压系统设计第1章绪论液压机简介液压机是利用液压油来传递压力的设备。
液压油在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。
动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为容积式油泵。
为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。
低压〔油压小于2.5MP〕用齿轮泵；中压〔油压小于6.3MP〕用叶片泵高压〔油压小于32.0MP〕用柱塞泵。
液压机通常指液压泵和液压马达，液压机和液压马达都是液压系统中的能量转换装置，不同的是液压泵把驱动电动机的机械能转换成油液的压力能，是液压系统中的动力装置，而液压马达是把油液的压力能转换成机械能，是液压系统中的执行装置。
液压系统中常用的液压泵和马达液压机都是容积式的，其工作原理都是利用密封容积的变化进行吸油和压油的。
从工作原理上来说，大部分液压泵和液压马达是互逆的，即输入压力油，液压泵就变成液压马达，就可输出转速和转矩，但在结构上，液压泵和液压马达还是有些差异的.液压机的维修:过盈配合的零件拆装采用锤敲、棍橇劳动强度大效率低且不安全，还容易打坏零件，以及用加热法操作困难、增加维修成本的缺点提供的，是在支架的顶部，安装有活塞杆竖直向下的液压油缸，活塞杆的下端安装有压头；支架上在活塞杆的下部，水平固定有工作台；与油泵连接的输油管通过换向阀与液压油缸连接。
用液压油缸的压力装卸零件，没有猛烈的锤击棍橇，不损坏零件，也不用加热耗能，安全可靠节能，安装精度高.液压机液压机简介：液压机由主机及控制机构两大部分组成。
液压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。
动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。
动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。
液压机的分类：利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。
基于PLC的液压滑台控制系统设计
停留
快 退 停 止
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—
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一
一
Ｓ Ｑ１
作者简介： 乔培平（ １ ９ ７ ５ 一 ） ， 男， 陕西 咸阳 人， 讲师， 学士， 主 要从事设备控制 技术、 刀具切削 状态智能 监控技 术方面的 教学和研 究工作。
要： 针 对 继 电器 接 触 器 控 制 系 统 存 在 的 问题 ， 该文采 用 Ｐ Ｌ Ｃ技 术 对 液 压 动 力 滑 台进 给运 动 进 行 控 制 ， 选择 了 Ｐ Ｌ Ｃ机 型 ， 进 行 了硬
件设计 、 软件设计 ， 画 出 了梯 形 图 。并 应 用 于实 际 的切 削 过 程 中 ， 经实验和使用 ， 验 证 了其 可 行 性 和 实 用 性 。
＾ 输一 、 一 ｌ ２ ｌ ２ ３ ４ ３ ４
２ Ｐ Ｌ Ｃ控 制设 计
２ ． １ Ｐ Ｌ Ｃ选择
目前 市 场上 的 Ｐ Ｌ Ｃ品种规 格众 多 ．控 制功 能 也各 有特点 。综合 分 析液压 滑 台 的动 作要 求 ， Ｐ Ｌ Ｃ需要 完成 的控 制功 能较多 ． 控制精 度较 高 。系统共 需 开关量 输入 点 ｌ ０个 ， 开 关 量输 出点 ４个 ， 输入 、 输 出点 数 共 计 １ ４ 个． 并考 虑 整个 系 统 的经 济 和技 术指 标 ． 考 虑到 今 后扩
表２ Ｉ ／ ０ 分 配 端 口表
名称 起动
停止 原位
一
继 电器 名称
Ｘ ｌ ｌ 电磁 铁
输 出
Ｙ Ａ １
继 电器
Ｙ１ Ｙ ２
Ｘ Ｉ ２ ｘ １ ｘ ２
以PLC为基础的控制系统在闸门液压自动启闭机上的应用探讨
以PLC为基础的控制系统在闸门液压自动启闭机上的应用探讨一、闸门液压自动启闭机的基本原理闸门液压自动启闭机是一种常用于水利工程中的设备，其主要功能是通过液压系统控制闸门的启闭动作。
通常情况下，闸门的启闭需要通过操作人员手动控制，这不仅工作效率低下，而且存在一定的安全隐患。
采用液压自动启闭机能够提高闸门的启闭效率，同时也能够保证操作人员的安全。
液压自动启闭机的基本原理是通过液压缸来实现闸门的启闭动作。
液压缸的工作原理是利用液压传动的力和运动，将能量转换成机械能。
当液压油通过油泵送入液压缸内部时，液压缸的活塞就会向前或者向后运动，从而使得闸门实现启闭动作。
而在这个过程中，控制系统将起着至关重要的作用。
二、以PLC为基础的控制系统以PLC为基础的控制系统主要由PLC控制器、输入/输出模块、人机界面、执行元件等组成。
PLC控制器是控制系统的核心部分，它通过程序控制来实现对液压自动启闭机的控制和调节。
输入/输出模块用于连接传感器和执行器，实现与外部设备的通信。
人机界面则是为了方便操作人员进行监控和操作。
而执行元件则是根据PLC控制器的指令来进行动作的执行。
1. 实现闸门的精确控制在闸门液压自动启闭机中，由于工作环境的复杂性，要求对闸门的启闭动作进行精确控制。
而PLC控制系统可以通过程序设计和逻辑控制，实现对液压缸的精确控制，从而准确实现闸门的启闭动作。
PLC控制系统还可以实时监测液压缸的运行状态，及时发现问题并进行处理，确保闸门的安全和稳定运行。
2. 实现自动化操作液压自动启闭机的主要目的就是实现对闸门启闭动作的自动化操作。
而PLC控制系统能够基于预设的程序和逻辑进行自动控制，无需人工干预，大大提高了操作效率。
可以通过PLC控制系统实现对闸门的定时启闭，根据特定的时间和条件来自动进行启闭动作，无需人工参与。
3. 实现远程监控随着现代化技术的发展，远程监控已经成为工业控制的一个重要趋势。
而PLC控制系统具有较好的通信能力，可以实现与上位机或者工业自动化系统进行连接。
基于PLC的液压站精确定位PID控制系统
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
３Ｏ８ Βιβλιοθήκη 橡 胶 工 业 ２０１１年 第 ５８卷
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 。
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
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
基于PLC的液压控制系统设计与实现
基于PLC的液压控制系统设计与实现摘要：随着现代科技技术的不断进步，促使中国工业领域也逐渐转向自动化控制的方向发展。
PLC作为新兴的工业控制器，其不仅具备较高的可靠性，同时还拥有目前工业领域中较先进的技术，PLC控制系统在工业领域中得到了广泛的推广与应用。
PLC控制系统作为目前较为先进技术，其可以充分取代传统的电力控制系统，以便可以充分确保达到准确度、控制、可靠性较高的标准，同时在确保工业生产效率与自动化生产质量的同时，可以充分增加系统的实用性，从根本上降低系统出现故障的概率。
关键词：PLC；液压系统；PLC控制系统引言液压系统是一个非常典型的非线性系统，且带有惯性过程。
针对传统液压控制系统的不足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建和介绍了基于PLC的液压控制系统，该系统经实践证明具备可使用性。
一、液压系统硬件结构及工作原理常规的液压控制系统只拥有单个液压缸，但因为压力表的里程范围较大，通常情况下单个液压缸的里程范围为0.6～60MPa，促使压力表的回弹性能结构之间的差距也较大。
目前针对压力表的中高里程（20～60MPa）展开检定时，其可以充分满足生产的基本要求。
但对于压力表的而言，例如：20MPa～10MPa以下的量程展开检定的过程中，系统的控制极易出现超调的情况，通过升级软件的方式也无法将这项问题从根本上解决掉，因此在实际研究液压控制系统的硬件时，可选择在原有的液压缸上增加一个小型的压力缸，并将其通过控制压力装置连接至系统中，将其作为具备辅助功能的压力源，当运行液压控制系统的过程中两种液压缸之间可以相互协作，共同完成实际生产控制工作。
在实际试验的过程中，可以将传统液压缸与小型液压缸的截面比例控制在4∶1，同时还需要将其有效里程范围控制在250mm 之内，在运行控制系统的过程中，当小型液压缸的压力值可以达到1~2MPa时，其与实际压力表中里程的范围之间差距较大，不可以满足实际需求。
所以根据实际结果可知，在实际运行控制系统的过程中，需要将大型液压缸作为控制的主要环节，将小型液压缸作为调节压力的环节。
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基于PLC 控制的液压控制系统
[ 摘要] 采用可编程控制器(PLC)代替继电器控制器，对机械手的液压驱动系统进行控制，通过输入输出接口
建立与机械手液压系统开关量和模拟量的联系，实现机械手搬运工件的顺序动作和自动控制，达到准确度高、控
制方便、可靠性好的目标，大大提高了生产率和自动化程度，减少了系统故障，具有很强的实用性。
[ 关键词] PLC；液压控制；机械手
1、前言( Introduction)
目前PLC 在工业生产过程控制自动化和传统产业技术改造等方面得到了广泛应用, 与传统的继电器控制相比, PLC 具有控制系统构成简单、可靠性高、通用性强、抗干扰能力强、易于编程、体积小、可在线修改、设计与调试周期短、便于安装和维修等突出优点, 而且一般不需要采取什么特殊措施, 就能直接在工业环境中使用, 更加适合工业现场的要求, 使用PLC 控制液压控制系统能提高系统的整体性能,具有较明显的优越性。
本文介绍基于PLC 控制的某液压机械手的典型液压控制回路及其PLC 控制方法。
2、控制要求分析(Analys is of control demands )
在生产现场工作开始后, 机械手在一个工作循环中需要依次完成以下顺序动作: 下降、夹紧、上升、左移、下降、松开、上升、右移( 共8个顺序动作) , 这是一个典型的顺序控制问题。
采用PLC 实现机械手的自动循环控制, 需要在某些动作位置设置位移传感器或行程开关来检测动作是否到位, 并确定从一个动作转入到下一个动作的条件。
根据机械手的动作要求, 选用3 个液压缸来完成该8 个顺序动作: 升降缸1 在工件两个位置( 原位与目标位置) 上方的下降和上升运动, 移动缸2 的左移和右移运动, 夹紧缸3 的夹紧和松开动作。
缸1 下降或上升到位时应停止运动, 缸2 左移或右移到位时也应停止运动, 故需分别设置一行程开关S1、S2、S3、S4。
根据机械手的动作过程和要求, 绘制出系统的控制功能流程图, 如图1 所示。
图 1
3、液压系统图(Hydraulic scheme)
根据机械手的动作要求和工作循环设计出液压系统图, 如图2所示:
图 2
按下启动按钮, 电磁铁1DT 得电, 阀4 左位接入, 液压泵9 输出的压力油经阀4 左位接入升降缸1 的上腔, 其活塞向下运动, 推动机械手下降( 动作①右位下降) ; 当缸1 下降到下限位置, 压下行程开关S1, 使得电磁铁1DT 断电, 阀4 切换至中位(O 型中位机能) , 缸1 停止在下限位, 而电磁铁5DT 得电, 阀8 左位接入, 泵输出的压力油经过单向阀6、减压阀7 进入夹紧缸3 的上腔, 推动其活塞下移夹紧工件( 动作②夹紧) ; 夹紧工件后, 当缸3 上腔压力达到减压阀7 的调定压力时, 压力继电器11 动作发出信号, 控制电磁铁2DT 得电, 阀4 的右位接入系统, 推动缸1 向上运动( 动作③右位上升) ; 缸1 上升到上限位置时, 压下行程开关S2, 电磁铁2DT 断电, 阀4 切换到中位, 缸1 停止在上限位, 而电磁铁3DT 得电( 此时工件仍被夹紧, 压力继电器11 仍在动作) , 阀5 左位接入, 缸2 向左运动( 动作④左移) ; 缸2 左移到左限位置, 压下行程开关S3, 电磁铁3DT 断电, 阀5 切图2 换至中位,缸2 停止在左限位, 而电磁铁1DT 得电, 阀4 左位接入系统, 缸1 向下运动( 动作⑤左位下降) ; 缸1 下降到下限位置, 压下行程开关S1( 此时缸2 处于左限位置) , 电磁铁5DT 断电, 阀8 回复右位, 缸3 活塞上移放下工件于目标位置( 动作⑥松开) ; 松开工件后, 缸3 油腔压力降低, 压力继电器11 复位, 发出信号控制电磁铁2DT 得电, 缸1 向上运动( 动作⑦左位上升) ; 上升到上限位置, 压下行程开关S1, 电磁铁2DT断电, 缸1 停止在上限位置, 同时电磁铁4DT 得电, 阀5 右位接入, 缸2 向右移动( 动作⑧右移) ; 右移到右限位置, 压下行程开关S4, 阀5 切换至中位, 缸2 停止在右限位置( 复位) 。
至此完成了机械手的8 个自动控制动作, 进入到下个动作循环。
电磁铁动作顺序表如表1(“+”表示得电,“- ”表示断电) 所示。
表1 电磁铁动作顺序表
该液压系统中, 利用电液比例换向阀4 和5 控制升降缸1 和移动缸2 的运动速度, 用比例溢流阀12 控制夹紧缸的夹紧速度; 减压阀的作用是限定并保持夹紧压力, 单向阀的作用是对夹紧液压缸3 进行保压, 比例溢流阀12 还起到平衡作用。
在PLC 对各输入输出量的控制下, 完成顺序动作。
4、PLC 选型与I/O 分配(PLC lectotype and input--output allocation)
目前市场上的PLC 品种规格众多, 控制功能也各有特点。
综合分析机械手的动作要求, PLC 在机械手中需要完成的控制功能较多, 控制精度较高, 运算速度较快且具有数据处理能力, 并考虑整个系统的经济和技术指标, 由于PLC 的输出电流较小, 需要用功率模块来控制比例液压阀, 选用西门子公司的S7- 200 系CPU226 型PLC, 其I/O 功能和指令系统都能满足对该机械手的控制要求。
控制按钮、各处的行程开关及压力继电器等开关量信号直接与PLC 的输入端子相连, PLC的开关量输出端子直接与各个电磁阀相连, 用PLC 上所带的24V 电源或外接24V 电源驱动, 采用编程软件( STEP 7-Micro/WIN V4.4 版)进行编程和运行监控。
图3 为PLC 的I/O 地址分配和外部接线图, 限于篇幅没有具体给出硬件布置原理图和控制系统梯形图及其程序语句。
图 3
系统设有5 种工作方式: 手动、连续、单周期、单步和回原点, 可以满足不同的工作要求。
5、结论(Conclus ions )
采用PLC 控制的搬运工件机械手的液压控制系统, 使系统模块化, 减小了液压系统和设备的体积, 其工作性能稳定且各I/O 指示简单、明了, 大大缩短了维修、改制、安装和调试液压系统和设备的时间。
克服了采用继电器控制系统必须是手工接线、安装、改动所需要花费大量时间及人力和物力的缺点, 也克服继电器控制系统的可靠性差、控制不方便、响应速度慢等不足。
用PLC 控制的机械手的液压控制系统, 可使其工作平稳、准确, 更有利于改善工人的劳动环境, 降噪增效,节约能源, 而且提高了液压系统的性能, 延长液压设备的使用寿命, 大大提高了生产率和自动化程度, 特别是改变机械手的某些动作时时仅需进行程序的调整。
总之, 基于PLC 控制的液压控制系统, 可大大简化控制设备的结构, 节能降耗, 易于实现机、电、液一体化的控制装置, 使生产平稳可靠、效率和自动化程度提高。
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