基于PLC控制的液壓控制系統(tǒng)

1、基于PLC控制的液壓控制系統(tǒng)摘要采用可編程控制器（PLC）代替繼電器控制器，對(duì)機(jī)械手的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制， 通過輸入輸出接口建立與機(jī)械手液壓系統(tǒng)開關(guān)量和模擬量的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)工件的順序動(dòng)作和自動(dòng)控 制，達(dá)到準(zhǔn)確度高、控制方便、可靠性好的目標(biāo)，大大提高了生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，減少了系統(tǒng)故障，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞PLC;液壓控制；機(jī)械手1、 前言（Introduction）目前PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面得到了廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，PLC具有控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、可靠性高、通用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、 易于編程、體積小、可在線修改、設(shè)計(jì)與調(diào)試周期短、便于安裝

2、和維修等突出優(yōu)點(diǎn)，而且一般不需要采取什么特殊措施，就能直接在工業(yè)環(huán)境中使用，更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求，使用PLC控制液壓控制系統(tǒng)能提高系統(tǒng)的整體性能，具有較明顯的優(yōu)越性。本文介紹基于PLC控制的某液壓機(jī)械手的典型液壓控制回路及其PLC控制方法。2、 控制要求分析（Analys is of control demands ）在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作開始后，機(jī)械手在一個(gè)工作循環(huán)中需要依次完成以下順序動(dòng)作：下降、夾緊、上升、左移、下降、松開、上升、右移 （共8個(gè)順序動(dòng)作），這是一個(gè)典型的順序控制 問題。采用 PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)循環(huán)控制 ，需要在某些動(dòng)作位置設(shè)置位移傳感器或行程 開關(guān)來檢測(cè)動(dòng)作是否到位，并確定

3、從一個(gè)動(dòng)作轉(zhuǎn)入到下一個(gè)動(dòng)作的條件。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求，選用3個(gè)液壓缸來完成該 8個(gè)順序動(dòng)作：升降缸1在工件兩個(gè)位置（原位與目標(biāo)位 置）上方的下降和上升運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)缸2的左移和右移運(yùn)動(dòng)，夾緊缸3的夾緊和松開動(dòng)作。缸 1下降或上升到位時(shí)應(yīng)停止運(yùn)動(dòng)，缸2左移或右移到位時(shí)也應(yīng)停止運(yùn)動(dòng)，故需分別設(shè)置一行程開關(guān)S1、S2、S3、S4。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作過程和要求，繪制出系統(tǒng)的控制功能流程圖，如圖1所示。圖13、液壓系統(tǒng)圖（Hydraulic scheme）根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求和工作循環(huán)設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)圖，如圖2所示:、片降藤?gòu)R依.覆降朝崇正公.昱夫紫藏醫(yī)俶，人也出倒伏腳Ai，比例"甌就* S-4AK

4、AM14港就Ai吐匾力雄電】電史網(wǎng)世苑*： g $2£%$4,笄|（開關(guān)圖2按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1DT得電，閥4左位接入，液壓泵9輸出的壓力油經(jīng)閥 4左位接 入升BI缸1的上腔，其活塞向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)機(jī)械手下降（動(dòng)作右位下降）；當(dāng)缸1下降到 下限位置，壓下行程開關(guān)S1,使得電磁鐵1DT斷電，閥4切換至中位（O型中位機(jī)能），缸1 停止在下限位，而電磁鐵5DT得電，閥8左位接入，泵輸出的壓力油經(jīng)過單向閥6、減壓閥7進(jìn)入夾緊缸3的上腔，推動(dòng)其活塞下移夾緊工件（動(dòng)作夾緊）；夾緊工件后，當(dāng)缸3上 腔壓力達(dá)到減壓閥 7的調(diào)定壓力時(shí)，壓力繼電器11動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，控制電磁鐵2DT得電, 閥4的右位接入

5、系統(tǒng)，推動(dòng)缸1向上運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作右位上升）；缸1上升到上限位置時(shí)，壓 下行程開關(guān)S2,電磁鐵2DT斷電，閥4切換到中位，缸1停止在上限位，而電磁鐵3DT得 電（此時(shí)工件仍被夾緊，壓力繼電器11仍在動(dòng)作），閥5左位接入，缸2向左運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作 左移）；缸2左移到左限位置，壓下行程開關(guān) S3,電磁鐵3DT斷電，閥5切圖2換至中位， 缸2停止在左限位，而電磁鐵1DT得電，閥4左位接入系統(tǒng)，缸1向下運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作左位 下降）；缸1下降到下限位置，壓下行程開關(guān)S1（此時(shí)缸2處于左限位置），電磁鐵5DT斷 電，閥8回復(fù)右位，缸3活塞上移放下工件于目標(biāo)位置 （動(dòng)作松開）；松開工件后，缸3 油腔壓力降低，壓力繼電器11復(fù)

6、位，發(fā)出信號(hào)控制電磁鐵 2DT得電，缸1向上運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作 左位上升）；上升到上限位置，壓下行程開關(guān) S1,電磁鐵2DT斷電，缸1停止在上限位置， 同時(shí)電磁鐵4DT得電，閥5右位接入，缸2向右移動(dòng)（動(dòng)作右移）；右移到右限位置，壓 下行程開關(guān)S4,閥5切換至中位，缸2停止在右限位置（復(fù)位）。至此完成了機(jī)械手的 8個(gè) 自動(dòng)控制動(dòng)作，進(jìn)入到下個(gè)動(dòng)作循環(huán)。電磁鐵動(dòng)作順序表如表1（ “ + ”表示得電，“-”表示斷電）所示。表1電磁鐵動(dòng)作順序表2DT3DT4DT5DT壓力縫 般Hl卞降+缸3夾町IM"w+缸1上升+*+尬2左移+H_l，+,缸1下里+翻3松開A*-w*-! Ml上升+一i缸22移M

7、i-4Mr. "r一|_復(fù)位該液壓系統(tǒng)中，利用電液比例換向閥 4和5控制升降缸1和移動(dòng)缸2的運(yùn)動(dòng)速度，用比例 溢流閥12控制夾緊缸的夾緊速度；減壓閥的作用是限定并保持夾緊壓力，單向閥的作用是對(duì)夾緊液壓缸3進(jìn)行彳壓，比例溢流閥12還起到平衡作用。在 PLC對(duì)各輸入輸出量的控 制下，完成順序動(dòng)作。4、 PLC 選型與 I/O 分配(PLC lectotype and input-output allocation)目前市場(chǎng)上的PLC品種規(guī)格眾多，控制功能也各有特點(diǎn)。綜合分析機(jī)械手的動(dòng)作要求，PLC 在機(jī)械手中需要完成的控制功能較多，控制精度較高，運(yùn)算速度較快且具有數(shù)據(jù)處理能力 ，并考慮整

8、個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)，由于PLC的輸出電流較小，需要用功率模塊來控制比 例液壓閥，選用西門子公司的 S7- 200系CPU226型PLC,其I/O功能和指令系統(tǒng)都能滿足 對(duì)該機(jī)械手的控制要求。控制按鈕、各處的行程開關(guān)及壓力繼電器等開關(guān)量信號(hào)直接與PLC的輸入端子相連，PLC的開關(guān)量輸出端子直接與各個(gè)電磁閥相連，用PLC上所帶的24V電源或外接24V電源驅(qū)動(dòng)，采用編程軟件(STEP 7-Micro/WIN V4.4 版)進(jìn)行編程和運(yùn)行監(jiān)控。 圖3為PLC的I/O地址分配和外部接線圖，限于篇幅沒有具體給出硬件布置原理圖和控制 系統(tǒng)梯形圖及其程序語句。動(dòng)止卷雄期相后停手。間單下降 上升 左承 右移

9、 央索 松邦行程開關(guān)ft 行盟開關(guān)52 行展開關(guān)S3 行段開關(guān)制AC230VL QOD OOI ooa 00 3OT圖3系統(tǒng)設(shè)有5種工作方式：手動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步和回原點(diǎn)，可以滿足不同的工作要求。5、 結(jié)論（Conclus ions ）采用PLC控制的搬運(yùn)工件機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)模塊化，減小了液壓系統(tǒng)和設(shè)備的體積，其工作性能穩(wěn)定且各I/O指示簡(jiǎn)單、明了，大大縮短了維修、改制、安裝和調(diào)試 液壓系統(tǒng)和設(shè)備的時(shí)間?？朔瞬捎美^電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝、改動(dòng)所需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力的缺點(diǎn)，也克服繼電器控制系統(tǒng)的可靠性差、控制不方便、響應(yīng)速度慢等不足。用 PLC控制的機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng)，可使其工作平穩(wěn)、準(zhǔn)確，更有利于改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，降噪增效，節(jié)約能源，而且提高了液壓系統(tǒng)的性能，延長(zhǎng)液壓設(shè)備的使用壽命，大大提高了生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，特別是改變機(jī)械手的某些動(dòng)作時(shí)時(shí)僅需進(jìn)行程 序的調(diào)整?？傊赑LC控制的液壓控制系統(tǒng)，可大大簡(jiǎn)化控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)，節(jié)能降耗，易于實(shí)現(xiàn) 機(jī)、電、液一體化的控制裝置，使生產(chǎn)平穩(wěn)可靠、效率和自動(dòng)化程度提高。參考文獻(xiàn)：1章宏甲，黃誼，王積偉.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5.2何存興，張鐵華.液壓與氣壓傳動(dòng)（第二版）M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2000.8.3姜繼海，宋