艾浩　任軼　姚亮　張曉麗

摘 要：本問所涉及的系統(tǒng)是基于PLC平臺上完成電液比例閥的控制，實踐表明其具有很好的柔性，響應速度快、硬件電路設計簡單、精度高。同時采用PLC自帶的PID控制算法，程序集成度高，運行速度快，便于實現(xiàn)快速控制，較好的滿足了電液比例系統(tǒng)的控制要求。

關(guān)鍵詞：PLC；電液比例；電氣控制

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，對液壓傳動系統(tǒng)的靈敏性、穩(wěn)定性、可靠性和壽命提出了愈來愈高的要求。電液比例控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低、與計算機連接方便、控制靈活、低速平穩(wěn)性能好等諸多優(yōu)點，在液壓系統(tǒng)中的應用具有重要意義。因此，將電液比例控制技術(shù)應用于液壓傳動系統(tǒng)中，不僅可以簡化液壓控制系統(tǒng)，還可以提高液壓系統(tǒng)的控制水平，更好的滿足工業(yè)要求。

一、電液比例控制系統(tǒng)的特點

電液比例控制系統(tǒng)是聯(lián)系微電子技術(shù)和工程功率系統(tǒng)的接口。就其本質(zhì)而言，乃是電子—液壓—機械（E/H/M）放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，介于電液伺服系統(tǒng)與開關(guān)控制系統(tǒng)之間。從控制特性看，更接近于伺服系統(tǒng)，特別是使用伺服比例閥的系統(tǒng)；從抗污染性、可靠性和經(jīng)濟性看，更接近于開關(guān)系統(tǒng)。系統(tǒng)本身可以是開環(huán)的，也可以是閉環(huán)的。因此，比例控制系統(tǒng)的設計，與開關(guān)控制液壓系統(tǒng)有所差別，但也不能完全按伺服系統(tǒng)進行，應根據(jù)具體要求有所側(cè)重。

下面從工程應用的角度，來看一看電液比例控制系統(tǒng)的特點。簡化液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)復雜程控；便于實現(xiàn)遠距離控制或遙控；利用反饋提高控制精度或?qū)崿F(xiàn)特定的控制目標；自動化程度高，容易實現(xiàn)編程控制；系統(tǒng)的節(jié)能效果好。

二、電液比例控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電液比例組件、電子和計算機的發(fā)展，電液比例控制的應用將改變傳統(tǒng)的液壓傳動控制方式。但國內(nèi)在電液比例控制上與國外發(fā)達國家相比還有一定的差距，特別是電液比例組件方面。目前，國產(chǎn)比例閥和比例泵基本上還處于空白或起步階段，國內(nèi)電液比例控制的液壓機產(chǎn)出量還不足5%，且大多數(shù)處于低級或單一的控制階段。隨著國內(nèi)市場對高性能液壓機需求的不斷擴大，低端市場不斷縮小，估計在五年內(nèi)，電液比例控制高性能的液壓機的產(chǎn)出數(shù)量將占到總產(chǎn)量的40%以上。 電液比例控制技術(shù)是一門起步較晚，但發(fā)展極為迅速、應用已相當廣泛的機電液一體化綜合技術(shù)。今天，電液比例控制技術(shù)以其一系列優(yōu)點在工業(yè)中應用已經(jīng)相當普遍，在新系統(tǒng)設計和舊設備改造中正成為用戶的重要選擇方案，對提高企業(yè)的技術(shù)專裝備水平和設備的自動化程度，發(fā)揮了極為重要的作用。電液比例控制技術(shù)一個發(fā)展趨勢是與電液伺服技術(shù)的密切結(jié)合，產(chǎn)生所謂的電液比例伺服技術(shù)。

三、電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)主電路

因電機容量較大，考慮不應在啟動時造成電網(wǎng)電壓的降落而對周圍設備產(chǎn)生影響，采用Y-△啟動方式，這樣系統(tǒng)啟動時的電流僅為全壓啟動的1/3，電網(wǎng)電壓波動不大，從Y接向△接的切換時間由PLC內(nèi)部的定時器確定，時間可設為8s。

（二）系統(tǒng)控制電路

根據(jù)控制對象I/0情況及控制要求，系統(tǒng)選用OMRON CPlH-XA40DT-D型PLC。該機為帶內(nèi)置模擬輸Ⅳ輸出端子型，內(nèi)置通用輸Ⅳ輸出40點，其中輸入24點，晶體管（漏型）輸出16點，DC電源。CPU單元內(nèi)置模擬4點電壓/電流輸入、模擬2點電壓/電流輸出，分辨率1/6000、1/12000可選。輸Ⅳ輸出分別可選擇：0V-5V、lV-5V、0V-10V、-10V-IOV、0mA-20mA、4mA-20mA等6種方式。通過擴展CPMIA系列的I/O擴展單元，可達到最大320點的輸Ⅳ輸出。通過安裝選件板，可進行RS-232通信或RS-422/485通信（門、條形碼閱讀器、變頻器等的連接用），通過擴展CJ系列高功能單元，可擴展向高位或低位的通信功能等。本機較好地滿足了電液比例控制的要求，并留有了足夠的I/O點余量，便于今后的擴展。I/O地址分配根據(jù)對系統(tǒng)輸入、輸出的分析，結(jié)合CPIH-XA40DT-D型PLC的元件內(nèi)部地址定義，VO地址分配見附表。為便于今后功能的擴展，備用了3個輸入點、2個輸出點。

（三）外圍接線圖

CPlH-XAd0DT-D型PLC需DC24V電源供電，輸入端子只有1個COM，采用共點式連接方式。位移傳感器傳送來的模擬信號進入內(nèi)部的200CH中供程序調(diào)用。輸出端子占用了兩個通道，除控制三通比例閥的1個模擬量輸出外，其余輸出點皆控制直流小型繼電器。因小型繼電器為直流感性負載，斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，在其旁邊并接了續(xù)流二極管加以保護。續(xù)流二極管選用IN5819，其參數(shù)為最大峰值反向電壓40V、最大反向有效值電壓28V、最大直流阻斷電壓40V、最大正向平均整流電流lA、最大正向壓降0.6V（IA）。

（四）控制程序設計

通過控制面板的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA，電氣控制系統(tǒng)可實現(xiàn)手動/自動復位控制。為了實現(xiàn)液壓缸位置的準確控制，程序采用了PID算法。PLC上電后先控制油泵電機啟動，然后由用戶設定位置控制參數(shù)，PID參數(shù)通過實驗研究整定好后進行設定，使用PLC程序庫中自帶的PID控制模塊進行運算，結(jié)果經(jīng)由210CH輸出，再通過模擬量輸出位驅(qū)動比例閥工作，使液壓缸按要求運行?，F(xiàn)場位移傳感器采集液壓缸位置實現(xiàn)閉環(huán)控制。

四、結(jié)束語

綜上所述，系統(tǒng)輸入有位移傳感器信號、位置控制啟動信號、液壓缸手動復位信號、油泵啟動與停止信號、電機過載信號、電接點壓力表信號、系統(tǒng)復位信號等，共計模擬量1個、開關(guān)量7個?？刂茖ο笥杏捅秒姍C、三通比例閥、溢流閥、電控單向閥及顯示用指示燈。其中三通比例閥需要模擬量驅(qū)動，輸入電流為4mA-20mA；顯示信號有油泵啟/停顯示、位置控制顯示等。

參考文獻：

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