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1、36液压与气动2010年第1期PLC在液压挖掘机中的节能应用张栋,吴婷,汪烨TheApplianceofPLCintheEnergysavingControlSystemofHydraulicExcavatorZHANGDong,WUTing,WANGYe(上海电机学院,上海200240)摘要:该文针对液压挖掘机节能问题,提出一种用基于PLC控制器的电控节能系统。以挖掘机中液压泵与发动机功率不匹配为解决源头,利用PLC系统的多兼容性,对挖掘机各重要组成部分进行控制,实时处理各输入输出信号,并
2、将监控信号传至上位机,从而达到节能效果。关键词:液压挖掘机;PLC;功率匹配;节能中图分类号:U270.1;TH137文献标识码:B文章编号:10004858(2010)01003602引言的功率曲线,通过控制发动机的油门和检测发动机的液压挖掘机由于其工作状况复杂,能量损失巨大,转速,控制器发出控制电流,通过电液比例减压阀调节节能技术研究一直是现代液压挖掘机技术发展的热点泵的排量,泵的功率输出始终在阴影区内变化,使泵始和方向。终在不低于发动机功率的状态下工作,因而可以完全[1]本文针对液压挖掘
3、机的能量损失问题,利用PLC吸收发动机的功率,从而达到节能的目的。控制器本身的兼容性、可靠性、实施性,结合液压挖掘2控制系统设计机的技术特点,提出以基于PLC控制器的液压挖掘机2.1总体设计电控节能系统。本节能控制系统基于PLC控制器,对挖掘机各重1节能原理要部件,如发动机、变量泵、马达和各种控制阀进行控液压挖掘机的动力系统多采用发动机驱动、液压传制,提高可靠性和精度。实现液压系统与负载、发动动的形式,因此发动机与液压泵的功率匹配恰当与否决机与变量泵系统的最佳综合控制,使发动机的功率输定着系统能量
4、利用率的高低及系统工作的平稳性。出更加合理,降低液压挖掘机的燃油消耗和提高劳动针对常规液压泵与发动机匹配时存在发动机功率生产率[2]。在控制系统中,用电液比例泵代替普通恒不能充分利用的问题,对于节能控制系统,在进行发动功率泵,用油门执行器来控制发动机的油门位置,将作机与电控液压泵的功率匹配时,将电控液压泵的功率业工况分为3种功率模式,PLC控制器用来完成参数曲线设定在发动机的功率曲线之上,如图1所示,图中的采集、运算、决策、控制信号的输出等。折线为电控液压泵的功率曲线,下面的曲线为发动机控制系统硬件构成
5、如图2所示,PLC控制器通过I/O模块、各总线协议接入外部输入信号(包括开关、传感器、电磁阀等),通过本身处理单元对数据进行分收稿日期:20090630基金项目:上海市教委项目(06VZ001)作者简介:张栋(1968),男,安徽省萧县人,高级工程师,研图1电控泵与发动机的功率匹配曲线究方向:电液控制技术及工程机械机电一体化技术。2010年第1期液压与气动37析处理,并经由输出接口将控制信号输出至执行机构此模块不仅可以对数据进行存储,并可与外接编程器(包括发动机,液压泵等)。进行数据实时交
6、换,利用编程器自身算法优势,对系统数据进行优化处理。3控制系统试验基于上述控制系统结构和控制策略开发出的控制器在挖掘机上作了装机测试。图4为当斗杆液压缸动作时的测试曲线。图2电控系统结构图由图2可知,本控制系统不仅能对控制信号数据进行采集、输出,同时可将信号传至上位机、图形监控系统等。真正实现了三电一体化(PLC将电控(逻辑图4斗杆缸动作时的测试曲线控制)、电仪(过程控制)和电结(运动控制)这三电集图4中横坐标为试验数据记录点,单位为ms;左于一体)。可对控制器、驱动器,I/O设备、智能仪表、侧纵
7、坐标表示控制电流,单位为mA;右侧纵坐标表示传感器等进行控制。液压泵的负载压力,单位为MPa。图4中下半部分曲2.2信号处理线为泵1和泵2的负载压力变化过程,上半部分曲线图3所示为本系统的信号处理系统图,其主要功为控制电流随负载压力的变化过程。由图4可以看能是:对各输入设备的信号进行采样;!进行模/出:随着负载压力的变化,控制电流也随之变化。因控数,数/模转换;∀中央处理单元对数据进行处理;制电流经放大后控制反比例减压阀的二次压力变化,#利用输出接口产生控制信号,传输至各控制设备;该二次压力直接控制液
8、压泵的斜盘倾角,使液压泵的∃与上位机设备进行数据交换。流量随着负载的增加(减小)而减小(增大),从而使液压泵完全吸收发动机的功率,实现了节能的目的。4结束语通过对液压挖掘机功率匹配的分析,提出了基于PLC控制器的节能控制系统。本控制系统利用了PLC是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术集于一身的特性,同时编程简单、使用方便,设计、安装容易,维护工作量少,功能完善、通用性好,支持RS485串行总线、CAN总线、Profibus总线,以太网
