plc电液比例电气控制系统设计研究

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1、PLC电液比例电气控制系统设计研究一、电液比例控制系统的特点电液比例控制系统是联系微电子技术和工程功率系统的接口。就其本质而言，乃是电子液压机械（E/H/M）放大转换系统，介于电液伺服系统与开关控制系统之间。从控制特性看，更接近于伺服系统，特别是使用伺服比例阀的系统；从抗污染性、可靠性和经济性看，更接近于开关系统。系统本身可以是开环的，也可以是闭环的。因此，比例控制系统的设计，与开关控制液压系统有所差别，但也不能完全按伺服系统进行，应根据具体要求有所侧重。下面从工程应用的角度，来看一看电液比例控制系统的特点。简化液压系统，

2、实现复杂程控；便于实现远距离控制或遥控；利用反馈提高控制精度或实现特定的控制目标；自动化程度高，容易实现编程控制；系统的节能效果好。二、电液比例控制系统的发展现状随着电液比例组件、电子和计算机的发展，电液比例控制的应用将改变传统的液压传动控制方式。但国内在电液比例控制上与国外发达国家相比还有一定的差距，特别是电液比例组件方面。目前，国产比例阀和比例泵基本上还处于空白或起步阶段，国内电液比例控制的液压机产出量还不足5%，且大多数处于低级或单一的控制阶段。随着国内市场对高性能液压机需求的不断扩大，低端市场不断缩小，估计在五年内

3、，电液比例控制高性能的液压机的产出数量将占到总产量的40%以上。电液比例控制技术是一门起步较晚，但发展极为迅速、应用已相当广泛的机电液一体化综合技术。今天，电液比例控制技术以其一系列优点在工业中应用已经相当普遍，在新系统设计和旧设备改造中正成为用户的重要选择方案，对提高企业的技术专装备水平和设备的自动化程度，发挥了极为重要的作用。电液比例控制技术一个发展趋势是与电液伺服技术的密切结合，产生所谓的电液比例伺服技术。三、电气控制系统实现（一）系统主电路因电机容量较大，考虑不应在启动时造成电网电压的降落而对周围设备产生影响，采用

4、Y-△启动方式，这样系统启动时的电流仅为全压启动的1／3，电网电压波动不大，从Y接向△接的切换时间由PLC内部的定时器确定，时间可设为8s。（二）系统控制电路根据控制对象I／0情况及控制要求，系统选用OMRONCPlH-XA40DT-D型PLC。该机为带内置模拟输Ⅳ输出端子型，内置通用输Ⅳ输出40点，其中输入24点，晶体管(漏型)输出16点，DC电源。CPU单元内置模拟4点电压/电流输入、模拟2点电压/电流输出，分辨率1／6000、1／12000可选。输Ⅳ输出分别可选择：0V-5V、lV-5V、0V-10V、-10V-IO

5、V、0mA-20mA、4mA-20mA等6种方式。通过扩展CPMIA系列的I／O扩展单元，可达到最大320点的输Ⅳ输出。通过安装选件板，可进行RS-232通信或RS-422／485通信(门、条形码阅读器、变频器等的连接用)，通过扩展CJ系列高功能单元，可扩展向高位或低位的通信功能等。本机较好地满足了电液比例控制的要求，并留有了足够的I／O点余量，便于今后的扩展。I／O地址分配根据对系统输入、输出的分析，结合CPIH-XA40DT-D型PLC的元件内部地址定义，VO地址分配见附表。为便于今后功能的扩展，备用了3个输入点、2个

6、输出点。（三）外围接线图CPlH-XAd0DT-D型PLC需DC24V电源供电，输入端子只有1个，采用共点式连接方式。位移传感器传送来的模拟信号进入内部的200CH中供程序调用。输出端子占用了两个通道，除控制三通比例阀的1个模拟量输出外，其余输出点皆控制直流小型继电器。因小型继电器为直流感性负载，断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，在其旁边并接了续流二极管加以保护。续流二极管选用IN5819，其参数为最大峰值反向电压40V、最大反向有效值电压28V、最大直流阻断电压40V、最大正向平均整流电流lA、最大正向压降

7、0.6V(IA)。（四）控制程序设计通过控制面板的转换开关SA，电气控制系统可实现手动／自动复位控制。为了实现液压缸位置的准确控制，程序采用了PID算法。PLC上电后先控制油泵电机启动，然后由用户设定位置控制参数，PID参数通过实验研究整定好后进行设定，使用PLC程序库中自带的PID控制模块进行运算，结果经由210CH输出，再通过模拟量输出位驱动比例阀工作，使液压缸按要求运行。现场位移传感器采集液压缸位置实现闭环控制。四、结束语综上所述，系统输入有位移传感器信号、位置控制启动信号、液压缸手动复位信号、油泵启动与停止信号、电

8、机过载信号、电接点压力表信号、系统复位信号等，共计模拟量1个、开关量7个。控制对象有油泵电机、三通比例阀、溢流阀、电控单向阀及显示用指示灯。其中三通比例阀需要模拟量驱动，输入电流为4mA-20mA；显示信号有油泵启／停显示、位置控制显示等。