基于PLC的液压工装控制系统的设计

2021-09-01 07:47李喜旺柳娜
科学与生活 2021年9期
关键词:自动控制

李喜旺 柳娜

摘要:液压技术渗透到很多领域,不断在机床、工程机械、冶金机械等行业得到大幅度的应用和发展,而且发展包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。本设计以液压机的电气控制为基础,配以可编程控制器(PLC),根据液压机的工作过程,按照生产工艺要求进行自动控制。

關键词:PLC ;液压机;自动控制

1.研究内容

对液压工装系统进行设计,以PLC为核心,实现系统的自动化。液压机动力由1台电机提供,压力由液压机提供,液压泵由一台5.5kw的电机提供动力。工作所需要的压力由液压提供,压力在0〜100吨之间可调,压力大小可通过调节压力继电器来控制。通过PLC可编程控制器来控制液压机的下压,保压,卸压,停止等动作过程都自动完成。

2.液压系统的工作

2.1 液压传动的介绍

液压传动是以液体作为工作介质,通过各种液体元件实现能量转换,传递,控 制的技术。一部压机通常由三部分组成,即原动机-传动装置-工作机。原动机的作用 是把各种形态的能量转变为机械能,是机器的动力源;工作机是利用机械能对外作 功;传动装置设置在原动机和工作机之间,起传递动力和进行控制的工作。液压传 动是利用液体静止传动原理来实现的。

2.2 液压系统的组成

一个正常工作的液压系统,一般都应具有下列五个主要部分:

1)动力源——液压泵站 它将电动机(或其他原动机)输出的机械能转变为工 作液体的压力能,一般最常用的是液压泵。2)执行元件——包括液压缸和液压马达,它把工作液体的压力能重新转为往复 直线运动或回转运动的机械能,推动负载运动。3)控制元件——包括对液压系统中液体压力,流量(速度)和方向进行控制和调节的压力阀,流量阀和方向阀,实现液压系统的工作循环。4)辅助元件——为保证液压系统正常工作所需的上述之类元件以外的装置,在系 统中起到输送,贮存,加热,冷却,过滤和测量等作用。包括管路,管接头,油箱, 过滤器,蓄能器以及各种指示和控制仪表等。5)传动介质——传动介质是指传递能量的流体,即液压油。

2.3 液压系统工作分析

液压机工作主要分为六个步骤,其工作步骤图如图2-1所示

如果将其按照工作状态划分,也同样可以分为如下六种工作状态,也是同样的道理。结合本次设计的液压工装系统,对六种工作状态做出详细的解释。

1)预设压力:设置压力由电磁阀2和9控制。根据实际情况,在压机运行前,需要对压力进 行设置。按下预设按钮SB3时,使得电磁阀2和9的线圈同时通电,对压力继电器 进行参数设置。2)压头下行:压头下落过程由电磁阀L10和H11控制。按下压头运行按钮SB4 ,电磁阀L10和H11线圈同时通电,液控阀6和7不能正向通油,液控阀5则可以正向通油。3)加压:加压过程由电磁阀H10和L10控制。当压头下落,压下下限行程开关SQ2时, 电磁阀H11线圈失电,接通电磁阀H10的线圈,由它所控制的液控单向阀4可以正向通油,此时L10仍然保持通电状态。4)保压:保压由L10单独控制。一旦压力继电器触点动作,系统进入保压状态。此时电 磁阀L10线圈仍然保持通电状态。系统维持在压力不变的状态。5)卸压:卸压过程由电磁阀L10和P控制。保压延时一到,电磁阀P线圈通电,电磁阀 L10仍然保持通电状态,此时,下缸不进油,也不回油,上缸卸荷。6)压头上升:压头的上升过程由电磁阀L10控制。卸压延时到后,电磁阀L10断电的情况下, 由它所控制的液控单向阀6和7可以正向通油。当压力达到溢流阀所设定值时,进 行减压,确保压头上升时冲击力过大而导致损坏。

3.PLC硬件控制系统的设计

3.1 PLC的选型

本次设计中在经过多方面考虑之后,选择了西门子S7-200。可以满足本次液压工装控制系统设计的要求。所选择的S7-200并非大型控制机,而是小型的。但是却被广泛使用于各行各业的自动化系统,尤其是中小型设备。

3.2 IO口的分配

根据本次设计的液压机所需要的设备以及所要实现的共能,对PLC的I/O进行了合理的分配,如下表3-1所示

4.PLC软件设计与仿真

在测试本次系统设计的时候,是使用仿真器进行模拟仿真与调试。在仿真的一开始也遇到一些细节问题,比如说电机启动时间太短或者说定时器设定的延时时间短等等。另外因为是仿真而不是实物,因此很多元件的触点例如压力继电器、行程开关等等。当发现这些问题,并设法解决之后,系统的整体程序便可以基本正常运行。

参考文献

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山东协和学院

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