混合机液压PLC控制系统的设计与实现.pdf

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1、第12期冯梅等．混合机液压PLC控制系统的设计与实现混合机液压PLC控制系统的设计与实现冯梅范玉德李鑫孙良勤(中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳621900)摘要针对混合机液压系统的工艺特点和控制要求，提出以计算机和PLC为核心的控制系统设计方案。着重介绍电液比例放大系统、软件流程、转速安全保护设计及其实现。实际运行表明：该系统可靠性高、安全性高、稳定性好且操作方便。关键词PLC混合机液压比例放大软件流程转速安全保护中图分类号TH862文献标识码B文章编号1000．3932(2016)12—1327-04混合机是中国工程物理研究院化工材料研究所的重要设备，主要用于一定温度和一定

2、真空度下几种物料的混合。设备主要包括主机、液压系统、真空系统、气动系统、热水系统及控制系统等部分，是典型的机电液自动化设备。其中，液压系统是设备的最重要组成部分，液压系统是主机升降和混合桨旋转的动力源。该设备购置于20世纪90年代末，由于液压、控制系统的技术局限和元器件老化，造成设备性能下降、精度下降等问题，近期出现升降和旋转动作异常现象。针对以上问题和现象，需重新设计液压控制系统，而主机、气动和热水系统利旧，达到既能保证科研生产的需要又节约成本，最大限度地利用设备的目的。1液压控制系统的功能要求混合机液压系统的升降和旋转要求动作平滑、控制平稳、精度在±2r／min。系统实现的功能如下

3、：a．调节旋转方向和无级调速。b．要求能够实现远程控制(以下简称远控)和就地控制(以下简称近控)两种功能。远控在控制大厅的控制台计算机上进行操作，近控在主机现场操作。c．手动和自动两种控制方式。手动工况下，按照需求实现升降、旋转等单步动作；自动工况下，在温度、真空度等其他条件达到后，实现主机和混合桨自动按设定位置、设定升降、设定时间、设定工段、设定转向和设定速度进行升降、旋转等全工艺过程动作。2硬件部分混合机液压控制系统的硬件设计以PLC系统和计算机系统为核心，计算机与PLC的CPU之间通过通信电缆实现双向数字通信。PLC是一种专为在工业环境中应用而设计的具有计算机功能的电子装置。可执

4、行逻辑运算、顺序运算、定时、计数及算术运算等操作指令，通过数字式、模拟式的输入输出使外围设备与工业控制系统形成一个整体，实现对各类机械或生产过程的控制⋯。PLC机型选择的基本原则应该是在满足功能要求的情况下，主要考虑结构、功能、统一性及在线编程要求等旧1。本系统采用三菱FX3U，包括CPU模块、AD模块和DA模块。PLC收集行程开关、按钮等开关量信号，温度、压力等传感器模拟量信号；CPU进行信号处理、数学运算等程序处理，发出指令驱动液压系统的升降油泵、旋转油泵、升降阀及旋转阀等按程序完成动作。输入输出单元是PLC与外界连接的接口。输入单元接收来自用户的各种控制信号，通过连接电路将这些信

5、号转换成中央处理器能够识别和处理的信号。CPU读取输入信号并进行处理，然后将处理结果输送到输出单元，输出单元控制设备的执行元件"·。混合机液压控制系统的硬件配置如图1所示。根据系统的工艺要求、控制功能和I／O点数选择的三菱FX3U，其CPU模块为FX3U．128，包含128点DI(开关量输入模块)、DO(开关量输出收稿日期：2016-08-29(修改稿)化工自动化及仪表第43卷模块)，扩展模块为两块3U-4AD(4通道模拟量／数字量转换模块)和一块3U-4DA(4通道数字量／模拟量转换模块)。行程开关、按钮、旋钮及超温超压超速报警信号等作为开关量输入至CPU模块，CPU模块输出开关量控

6、制信号至油泵、真空泵及空压机等接触器和中间继电器，上升阀／下降阀／正转阀／反转阀等，位置、升降、旋转等状态指示灯。4AD模块用于油温、料温、夹套温度、真空、转速及油压等传感器模拟量的运算处理。4DA模块用于转速比例放大。嚣≥?耋警纂置空压机等接触器Ⅻ中间继电器老耋阀升磊甓霎籍霉襄罂拓景筹阀亚锁紧嚼等阀门Ⅱ1：开关量输^AD：模拟量输^AD模拟量输^DA：模拟日输＆限位行程开关油压抟感器转速传感器＆例阐超蔼、超Ⅱ丑榴速抖％传感嚣mⅢ传感器等报警信号夹套温度传感器按钮与旋钮真i度传感器图1混合机液压控制系统的硬件配置框图利用电液比例控制技术实现液体压力和流量连续且按比例地跟随控制信号而变化

7、Hj。电液比例阀的优点有：方便地实现自动控制、远程控制和程序控制；把电的快速性、灵活性等与液压传动功率大等优点结合起来；连续且按比例地控制执行元件的力、速度和方向，并防止压力或速度变化时的冲击现象口]。组成电液比例控制系统的基本元件包括：a。指令元件，产生并输入给定控制信号；b．比较元件，把给定输入与反馈信号进行比较，得到的偏差信号作为电控器的输入；c．电控器，对输入信号进行加工、整形和放大，以便达到电一机械转换装置的控制要求；d．比例阀，电、