隨著工業技術的快速發展，可編程序控制器(PLC)廣泛應用在液壓系統控制與監控方面。目前液壓實驗臺設備主要是由電氣控制系統與液壓運行裝置2個部分組成，實驗臺計算機控制系統的軟硬件都是基于Win7系統的，存在內容固定、控制方式單一、柔性差等缺陷。因此，本文采用PLC對液壓實驗臺進行改造，以滿足相關液壓實驗的需求。

1、液壓實驗臺的電氣控制系統改造

1．1實驗臺的組成

實驗臺主要由2個部分組成:電氣控制系統與液壓運行裝置。實驗臺有2個泵:1個定量泵和1個變量泵，其各配有1個電動機。在實驗臺上拼裝實驗系統，實驗臺油路連接采用快速接頭，搭建換接不同的液壓回路。為了滿足當前液壓實驗的需要，在進行液壓實驗臺的電氣控制系統改造中，在原有繼電器控制系統的基礎上，設計了轉換接口，加入了PLC控制系統。

1．2主電路設計

實驗臺以三相交流電為動力，電動機M1和M2分別采用直接啟動方式，其中M1拖動定量泵，M2拖動變量泵。改造后的液壓實驗臺要求能夠根據需要選擇合適的液壓泵，因而拖動泵的電動機要求能夠進行正轉運行、點動控制。改造后的實驗臺電氣控制原理如圖1 所示。

圖1 電氣原理圖
2、PLC控制系統設計

由液壓實驗臺的控制系統可知，把指令信號作為PLC的輸入，由PLC輸出的控制信號則驅動實驗裝置上各個電磁閥的電磁鐵，進而控制液壓系統油路的流動方向，從而使實驗臺處于不同的工作狀態，達到控制系統的目的。

通過對液壓系統控制要求的分析可知，PLC的輸入元件包括總啟動SB0，總停止SB1，2個電動機啟動SB2、SB3，2個電動機停止SB4、SB5，手動、自動選擇切換開關SA，4個行程開關SQ1～SQ4以及2個電磁鐵控制按鈕SB6、SB7;輸出元件包括指示燈HL，2個繼電器線圈KM1、KM2，4個電磁鐵線圈YA1～YA4。系統共有13個開關量輸入點，7個開關量輸出點，所以選用FX2n－32MR－001型PLC，PLC的I/O地址分配見表1，I/O分配圖如圖2所示。

輸入元件	地址	輸出元件	地址
總啟動SB0	X0	指示燈HL	Y0
總停止SB1	X1	繼電器KM1	Y1
M1 啟動SB2	X2	繼電器KM2	Y2
M2 啟動SB3	X3	電磁鐵YA1	Y3
M1 停止SB4	X4	電磁鐵YA2	Y4
M2 停止SB5	X5	電磁鐵YA3	Y5
手動/自動選擇開關SA	X6	電磁鐵YA4	Y6
行程開關SQ1	X7
行程開關SQ2	X10
行程開關SQ3	X11
行程開關SQ4	X12
電磁鐵YA1 得電按鈕SB6	X13
電磁鐵YA2 得電按鈕SB7	X14

表1 I /O 地址分配表

圖2 I/O分配圖

3、PLC控制液壓實驗臺功能的實現

以計算機作為上位機、PLC作為下位機來控制的液壓實驗臺，可以作為液壓元件性能試驗和液壓回路實驗的平臺。在學習液壓傳動與氣壓傳動知識的基礎上，也可以自行編寫PLC程序，設計更多的液壓回路，實現對液壓基本回路的自動控制。

3．1液壓回路系統圖

速度換接回路的作用是使執行元件在一個工作循環中從一種速度切換到另一種速度。用2個調速閥串聯，調速閥Ⅱ的流量比調速閥I 的流量小，從而實現2 種慢速的換接，如圖3 所示。

圖3 速度換接的液壓回路系統圖

3．2液壓回路系統圖分析

對液壓回路系統圖以及表1進行分析可知，在自動情況下，按相應的按鈕，將定量泵啟動，然后將控制面板上的手動/自動開關轉到自動位置。在控制面板按下SB7按鈕，YA2得電，活塞桿快速返回，直至壓到行程開關SQ1時，即活塞桿到原位，此時YA1、YA3、YA4得電，活塞桿實現快進，當壓到行程開關SQ2時，YA1、YA4得電，進油路走調速閥I，活塞慢速實現一工進;當壓到行程開關SQ3時，YA1得電，此時進油路走調速閥Ⅰ、Ⅱ，活塞慢速實現二工進;當壓到行程開關SQ4時，YA1失電，YA2得電，油路反向，活塞桿快速返回;當壓到行程開關SQ1時，即活塞桿停止在原位，液壓缸原位卸荷。

3．3元件動作順序表

對液壓系統圖中各動作過程進行分析可知該系統的工作情況:快進---一工進---二工進---快退，從而得出該液壓回路元件動作順序，見表2。

步號	動作	YA1	YA2	YA3	YA4	輸入信號
0	缸快進	+	－	+	+	SQ1
1	缸一工進	+	－	－	+	SQ2
2	缸二工進	+	－	－	－	SQ3
3	快退	－	+	－	－	SQ4

表2 元件動作順序表
3．4PLC 的控制程序

根據上述分析，在計算機上采用GX Developer三菱軟件編寫程序，編好后，進行運行監控。使用三菱編程電纜連接PLC的通信接口與計算機接口，設置好通信參數，將梯形圖下載到PLC。速度換接回路梯形圖如圖4 所示。

圖4 速度換接回路梯形圖

4、結論

實踐證明液壓實驗臺經改造后，采用PLC對CAT液壓實驗臺進行控制，不僅克服了繼電器控制系統的可靠性差、響應時間慢等缺點，而且簡化了控制線路，增強了控制系統的功能。本文對液壓實驗控制系統的設計，能夠滿足當前液壓實驗臺的需求，具有一定的參考價值。


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