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1、机床电器2000No.2计算机PLC应用PLC在低空间落锤式液压自动打桩机上的应用湛江海洋大学工程学院罗忠辉张世亮摘要本文介绍了一种新型的低空间落锤式液压自动打桩机的液压系统工作原理,设计了PLC控制该系统的硬件及软件。一、引言低空间落锤式液压自动打桩机是一种新型建筑施工机械,它的突出特点是能在低空间条件下完成打桩任务。因此该打桩机较好地解决了在旧房加高、建筑物纠偏、建筑物地基加固等低空间打桩问题。可编程控制器(PLC)是专为工业环境下应用而设计的工业计算机,其体积小巧、工作可靠、功能丰富,能够完成各种逻辑运算、顺序控制、定时、计数、步控以及在
2、线监控等功能。因此,液压自动打桩机可采用PLC控制。二、低空间落锤式液压自动打桩机的液压系统简介打桩机的组成及工作原理详见文献1。本文只引用液压系统原理图,如图1所示。该图中,液压缸10是夹紧油缸,其作用是把打桩机夹紧在支承导轨上,压力继电器9起完全保护作用,保证只有在打桩机被夹紧的情况下,打桩机才能正常工作。液压缸11控制重锤的升/降。重锤的工作行程由装在滑架上的行程开关XK1、XK2调节。液压缸14控制滑架的升/降。电磁溢流阀16可使液压系统在不工作的间歇处于卸荷状态,以减少液压系统的功率损失。图1打桩机液压系统原理图根据此液压系统的组成
3、及打桩机的工作要求,自动打桩机的动作循环表如表1所示。表1液压系统动作循环表动作/状态1YT2YT3YT4YT5YT6YT7YTYJ整机夹紧----+--+点动调整+--+--+--+滑架上升--+-+--+滑架下降---++--+滑架浮动----++-++提锤+---+--+挂钩下落-+--+-++挂钩挂锤----+--+落锤-+--+-++整机停止--------注:!+表示通电,!-表示断电;7YT表示控制挂钩松开/夹紧的电磁铁三、PLC控制系统的设计1硬件设计由于打桩机的工作环境是建筑施工现场,灰尘、湿度大,如用传统的触点式继电器控制,
4、其体积庞大,搬运不便,且触点容易损坏。为此选用目前广泛使用的F1系列PLC控制器。根据控制对象的输入/输出点数,选用F1#20MR,其I/O分配如下。输入点:输出点:夹紧按钮:X400夹紧电磁铁1YT:Y430松开按钮:X401提锤电磁铁2YT:Y431提锤按钮:X402落锤电磁铁3YT:Y432落锤按钮:X403滑架升电磁铁4YT:Y433滑架上升:X404滑架降电磁铁5YT:Y434滑架下降:X405卸荷电磁铁6YT:Y435油泵起动:X406挂锤电磁铁7YT:Y436油泵停止:X407泵起动接触器KM:Y437行程开关XK1:X410#1
5、8#计算机PLC应用机床电器2000No.2行程开关XK2:X411压力继电器YJ:X412自动/点动转换:X413PLC外部接线图如图2所示。图2PLC外部接线图2软件设计本打桩机要实现的功能如下:夹紧油缸的夹紧与松开;滑架的上升与下降;重锤的点动调整与自动打桩;各液压缸的正、反向运动互锁,并有延时环节;重锤运动与滑架运动互锁,各电磁阀与油泵电机设置联锁;当重锤或滑架不工作间歇超过规定的时间便自动卸荷。根据此功能要求,控制程序主要由以下几个环节组成。(1)滑架的上升与下降环节只有在油泵电机起动及压力继电器(YJ)动作后,滑架才能上升或下降。由
6、于滑架只在接桩情况下才会动作,属于短时工作制,故可采用点动操纵。控制梯形图如图3所示。(2)重锤的点动调整及自动打桩环节此功能环节为本控制程序的核心内容,其梯形图如图4所示。在此梯形图中,X413是自动/点动转换开关,图3滑架上升/下降梯形图图4重锤点动及自动打桩梯形图X410、X411分别是重锤工作行程的上、下限位开关,X402、X403分别是重锤上升、下落按钮。挂锤用电磁铁(Y436)的通/断与行程开关的通/断是瞬时对应关系,而与控制重锤上升/下降的电磁铁的通断有延时环节。这是因为当挂钩挂上重锤且向上运动碰到行程开关XK1时,挂锤电磁铁立
7、即通电,挂钩松开重锤,此时重锤的运动是上抛运动,即重锤还要上升,上升时间t0=V0/g,高度h0=V02/2g。因此挂锤电磁铁通电松开之际,不宜立即起动控制挂钩下降的电磁铁,而要有一定的延时时间,t延=2V0/g。由于重锤的下落是准自由落体运动,其速度大于液压缸控制挂钩向下的运动速度,所以当挂钩碰到XK2时,重锤已完成了打桩运动,并停留在桩帽上。但考虑到液压电磁阀换向的机械惯性,也设置了较短的延时环节2,确保系统工作的可靠性。(3)卸荷环节当控制重锤及滑架运动的液压缸不工作间歇超过规定的时间,液压系统自动实现卸荷功能。其梯形图如图5所示,它是由
8、计时器与计数器配合实现计时功能,工作间歇时间可任意设定(X=1,2,3,%#19#机床电器2000No.2计算机PLC应用PLC编程中定时器串级使用定
