一种基于PLC的电液比例电气控制系统 |
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| 申请号 | CN201510914896.9 | 申请日 | 2015-12-13 | 公开(公告)号 | CN106870479A | 公开(公告)日 | 2017-06-20 |
| 申请人 | 申久祝; | 发明人 | 申久祝; | ||||
| 摘要 | 一种基于PLC的电液比例电气控制系统，控制系统的 液压缸 具有手动和自动两种复位方式。该系统是基于PLC平台上完成电液比例 阀 的控制，具有很好的柔性，响应速度快、 硬件 电路 设计简单、 精度 高。同时采用PLC自带的PID控制 算法 ，程序集成度高，运行速度快，便于实现快速控制，较好的满足了电液比例系统的控制要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于PLC的电液比例电气控制系统，其特征是：所述控制系统的液压缸具有手动和自动两种复位方式，手动复位通过控制面板的按钮来完成，液压缸在工作位置按系统要求保持一定时间后，由控制程序来实现自动复位，电机启动，油泵供油，油经单向阀以及三通比例阀进入单作用液压缸，液压缸运行，在控制系统的作用下保持在用户设定位置，电控单向阀打开时，液压缸复位。 |
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| 说明书全文 | 一种基于PLC的电液比例电气控制系统所属技术领域 [0001] 本发明涉及一种基于PLC的电液比例电气控制系统，适用于机械领域。 背景技术[0002] 随着电子技术、计算机技术等的快速发展以及向工程机械领域的不断渗透，现代工程机械正处于机电液一体化的发展时代。作为1种新的液压传动控制技术。电液比例控制将液压系统某些功能集成到电液比例控制器内，简化了液压系统的构成，提高了液压系统动作的稳定性和可靠性。电液比例控制的理论研究和技术的发展已成为工程机械领域发展的一大趋势，是液压工业和控制工程1个新的技术热点和增长点。在工科学院的许多试验设备中，经常需要对各种力学参量、物理学参量及运动过程进行控制。这些设备中的许多动力源都是液压工作站，控制方法多通过购买市场的控制模块，实现控制过程的参数设置，从而完成控制过程。这样就导致试验过程中学生对控制系统甚少了解，且科研任务的设计方案易受控制设备的限制而不能灵活变更等许多问题。因此，在实验室的条件下建立1个灵活、开放式的电液比例控制系统，具有重要的现实意义。 发明内容[0003] 本发明提出了一种基于PLC的电液比例电气控制系统，该系统是基于PLC平台上完成电液比例阀的控制，具有很好的柔性，响应速度快、硬件电路设计简单、精度高。同时采用PLC自带的PID控制算法，程序集成度高，运行速度快，便于实现快速控制，较好的满足了电液比例系统的控制要求。 [0004] 本发明所采用的技术方案是：所述控制系统的液压缸具有手动和自动两种复位方式。手动复位通过控制面板的按钮来完成。液压缸在工作位置按系统要求保持一定时间后，由控制程序来实现自动复位。电机启动，油泵供油，油经单向阀以及三通比例阀进入单作用液压缸，液压缸运行，在控制系统的作用下保持在用户设定位置。电控单向阀打开时，液压缸复位。当系统出现异常或超载情况时，溢流阀动作，实现对系统的保护。油泵电机11KW。 [0005] 所述控制系统的电气控制系统采用PLC作为主控机直接处理模拟量和开关量信号，选用PC机作为上位机与下位机进行通信。系统输入有位移传感器信号、位置控制启动信号、液压缸手动复位信号、油泵启动与停止信号、电机过载信号、电接点压力表信号、系统复位信号等，共计模拟量1个、开关量7个。控制对象有油泵电机、三通比例阀、溢流阀、电控单向阀及显示用指示灯。其中三通比例阀需要模拟量驱动，输入电流为4mA~20mA；显示信号有油泵启/停显示、位置控制显示等。因此，PIE输出需提供模拟量1个，开关量8个。 [0007] 所述控制系统选用OMRONCPlH—XA40DT—D型PLC。该机为带内置模拟输Ⅳ输出端子型，内置通用输Ⅳ输出40点，其中输入24点，晶体管(漏型)输出16点，DC电源。CPU单元内置模拟4点电压/电流输入、模拟2点电压/电流输出，分辨率1/6000、1/12000可选。输Ⅳ输出分别可选择：0V～5V、lV～5V、0V～10V、-10V～1OV、0mA～20mA、4mA～20mA等6种方式。通过扩展CPMIA系列的I/O扩展单元，可达到最大320点的输Ⅳ输出。 通过安装选件板，可进行RS-232通信或RS-422/485通信(门、条形码阅读器、变频器等的连接用)，通过扩展CJ系列高功能单元，可扩展向高位或低位的通信功能等。 [0008] 所述CPlH-XAd0DT-D型PLC需DC24V电源供电，输入端子只有1个COM，采用共点式连接方式。位移传感器传送来的模拟信号进入内部的200CH中供程序调用。输出端子占用了两个通道，除控制三通比例阀的1个模拟量输出外，其余输出点皆控制直流小型继电器。因小型继电器为直流感性负载，断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，在其旁边并接了续流二极管加以保护。续流二极管选用IN5819，其参数为最大峰值反向电压40V、最大反向有效值电压28V、最大直流阻断电压40V、最大正向平均整流电流lA、最大正向压降0.6V(IA)。 [0009] 所述控制系统的控制程序通过控制面板的转换开关SA，电气控制系统可实现手动/自动复位控制。为了实现液压缸位置的准确控制，程序采用了PID算法。PLC上电后先控制油泵电机启动，然后由用户设定位置控制参数，PID参数通过实验研究整定好后进行设定，使用PLC程序库中自带的PID控制模块进行运算，结果经由210CH输出，再通过模拟量输出位驱动比例阀工作，使液压缸按要求运行。现场位移传感器采集液压缸位置实现闭环控制。 [0010] 本发明的有益效果是：该系统是基于PLC平台上完成电液比例阀的控制，具有很好的柔性，响应速度快、硬件电路设计简单、精度高。同时采用PLC自带的PID控制算法，程序集成度高，运行速度快，便于实现快速控制，较好的满足了电液比例系统的控制要求。附图说明 [0011] 图1是本发明的电液比例系统图。 [0012] 图2是本发明的控制系统构成框图。 [0013] 图3是本发明的系统主电路图。 [0014] 图4是本发明的PLC外围接线图。 [0015] 图5是本发明的序流程图。 [0016] 图中：1.电机；2.溢流阀；3.油泵；4.压力表；5.单向阀；6.电控单向阀阀；7.三通比例阀；8.油缸；9.位移传感器。 具体实施方式[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 [0018] 如图1，控制系统的液压缸具有手动和自动两种复位方式。手动复位通过控制面板的按钮来完成。液压缸在工作位置按系统要求保持一定时间后，由控制程序来实现自动复位。电机启动，油泵供油，油经单向阀以及三通比例阀进入单作用液压缸，液压缸运行，在控制系统的作用下保持在用户设定位置。电控单向阀打开时，液压缸复位。当系统出现异常或超载情况时，溢流阀动作，实现对系统的保护。油泵电机11KW。 [0019] 如图2，控制系统的电气控制系统采用PLC作为主控机直接处理模拟量和开关量信号，选用PC机作为上位机与下位机进行通信。系统输入有位移传感器信号、位置控制启动信号、液压缸手动复位信号、油泵启动与停止信号、电机过载信号、电接点压力表信号、系统复位信号等，共计模拟量1个、开关量7个。控制对象有油泵电机、三通比例阀、溢流阀、电控单向阀及显示用指示灯。其中三通比例阀需要模拟量驱动，输入电流为4mA~20mA；显示信号有油泵启/停显示、位置控制显示等。因此，PIE输出需提供模拟量1个，开关量8个。 [0020] 如图3，控制系统采用Y-△启动方式，这样系统启动时的电流仅为全压启动的1/3，电网电压波动不大。从Y接向△接的切换时间由PLC内部的定时器确定，时间可设为 8s。 [0021] 如图4，控制系统选用OMRONCPlH-XA40DT-D型PLC。该机为带内置模拟输Ⅳ输出端子型，内置通用输Ⅳ输出40点，其中输入24点，晶体管(漏型)输出16点，DC电源。CPU单元内置模拟4点电压/电流输入、模拟2点电压/电流输出，分辨率1/6000、1/12000可选。输Ⅳ输出分别可选择：0V～5V、lV～5V、0V～10V、-10V～1OV、0mA～20mA、4mA～20mA等6种方式。通过扩展CPMIA系列的I/O扩展单元，可达到最大320点的输Ⅳ输出。 通过安装选件板，可进行RS-232通信或RS-422/485通信(门、条形码阅读器、变频器等的连接用)，通过扩展CJ系列高功能单元，可扩展向高位或低位的通信功能等。 [0022] 所述CPlH-XAd0DT-D型PLC需DC24V电源供电，输入端子只有1个COM，采用共点式连接方式。位移传感器传送来的模拟信号进入内部的200CH中供程序调用。输出端子占用了两个通道，除控制三通比例阀的1个模拟量输出外，其余输出点皆控制直流小型继电器。因小型继电器为直流感性负载，断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，在其旁边并接了续流二极管加以保护。续流二极管选用IN5819，其参数为最大峰值反向电压40V、最大反向有效值电压28V、最大直流阻断电压40V、最大正向平均整流电流1A、最大正向压降0.6V(1A)。 [0023] 如图5，控制系统的控制程序通过控制面板的转换开关SA，电气控制系统可实现手动/自动复位控制。为了实现液压缸位置的准确控制，程序采用了PID算法。PLC上电后先控制油泵电机启动，然后由用户设定位置控制参数，PID参数通过实验研究整定好后进行设定，使用PLC程序库中自带的PID控制模块进行运算，结果经由210CH输出，再通过模拟量输出位驱动比例阀工作，使液压缸按要求运行。现场位移传感器采集液压缸位置实现闭环控制。 |
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