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基於PLC的鑽床液壓動力（lì）滑台控製係統設計

2019-8-23 來源：武昌首（shǒu）義學（xué）院作者：孫琴

摘要：可編程邏輯控製器（PLC）是現代工業控（kòng）製的標準設（shè）備。基於（yú）此，利用PLC和液壓實驗台，設計該液壓設備的（de）控製係統，並在液（yè）壓實驗台上搭接其回路，模擬動力滑台的動作要求，最（zuì）終（zhōng）實現PLC與液壓係（xì）統的通信聯係和動態控（kòng）製。

關鍵詞：PLC；液壓回路；液（yè）壓實驗台

可編程邏輯控製器（Programmable Logic Controller，PLC）具有（yǒu）工作可靠、抗幹擾（rǎo）能力強、環境適應（yīng）性好、應（yīng）用靈活等特點，是現代工業控製的標準設備。某鑽床的動力滑台由液壓係統實現，其工（gōng）作環境、工作特（tè）點適合PLC作為控製（zhì）器（qì）。

1 、係統總（zǒng）體方案設計

1.1 液壓回路

某鑽床的動力滑台利用液壓回（huí）路控製（zhì），要求（qiú）動力滑台實現“快進（jìn）-工進-快退-停止（zhǐ）”的工作循環，而且快進與快退速度相等，滑台總行程 150mm，快進行程 70mm。動（dòng）力滑台（tái）的工作由液壓係統提供動力，鑽床動力滑台液壓回路（lù）的工作原（yuán）理如圖1所示。

注：1.葉（yè）片泵；2.溢流閥；3.三位（wèi）四通電磁換向閥；4.調速閥；5.單向閥；6.二位三（sān）通

電磁換向閥；7.單杆（gǎn）式活塞油缸（行程（chéng）150mm）；L1、L2、L3為傳感器（接近開關）。

圖1 鑽床動力滑台液壓回路的工作原理

液壓回路的工作原理是依靠傳感器控製執行（háng）元件的順序（xù）動作。油泵 1 供油（yóu），調定溢流閥 2

壓力為（wéi） 2.0MPa，當三位（wèi）四通電磁閥 3 的 1YA 得電，油缸 7 活塞杆右（yòu）行，有杆腔的油經過二位三通電磁換向閥6的（de）左位（3YA 失（shī）電）又進入油缸（gāng）7的無杆腔形成（chéng）差動連接形式，此時實現（xiàn）快進（jìn）；快進行（háng）程結束觸動傳感器L2，L2使電磁閥6的3YA得電有杆腔內液壓油（yóu）經過調速閥（fá） 4、換向閥 3 的 A-T 回（huí）油箱（xiāng），實現工進；工進完成觸（chù）動傳感器L3，L3使電磁閥3的1YA失電，2YA 得電（diàn），液壓油經過電（diàn）磁閥 3 的 P-A、單向閥 5、電磁閥6的P-A進入油缸7的有杆腔，無杆腔內的油經過電磁閥 3 的 B-T 回油箱實現快退工作，快退至原（yuán）位觸動L1後停止。

1.2 控製係統設計流程

PLC 控製係統應用設計，一般應按以下步驟進行（háng）：

①全麵詳細地了解（jiě）被控製對象的特點和生產工藝過程，歸納出工作循環圖或狀態流（liú）程圖，與繼電器控製係統和工業控製計算機進行比較後加以（yǐ）選擇（zé）；

②確定控製對象，還要明確控製任務和設計要求；

③製定控（kòng）製（zhì）方案，進行 PLC 選型（xíng），硬（yìng）件和軟件設（shè）計，模（mó）擬調試（shì），模擬調試好的程序傳送到現場使用的 PLC 存儲（chǔ）器中，接人 PLC 的實際輸入接線和負載。

2、 PLC工作原理

PLC的基本工作模式有運行模式（shì）和停止模式。運行模式分為內部處理、通（tōng）信操作、輸入處理、程序執行和輸出處理 5 個階段。停止模式是指（zhǐ）當處（chù）於停止工作模式時，PLC隻進（jìn）行內部處理和（hé）通信服務等。在運行模式下，PLC按上述5個階段進行周而複始的循環工作，稱為循環

掃描（miáo）工作方式。

3 、控製係統設計

3.1 PLC

（I/O）分配根據鑽床（chuáng）動力滑台液壓回路的控製（zhì）要求，以及實際I/O 點數情況，並考慮實踐操作中將遇到的問題，采取一定的備用措施。選定的 PLC 型號為 FX2N-48MR 型，I/O口的分配情（qíng）況如下，係統的硬件接線圖如圖 2 所示。其（qí）中，輸入（I）為：X0，自動控製啟動按鈕（niǔ）SB1；x1，手動控製啟（qǐ）動按鈕（niǔ）SB2；X2，急停按鈕SB3；X3，手動計數按鈕SB4；X10，行程開關 SQ1-傳感器（qì） L1；X11，行程開（kāi）關 SQ2-傳感器L2；X12，行（háng）程開關SQ3-傳感器L3。輸出（O）為：Y0，電磁鐵（tiě）1YA；Y2，電磁鐵3YA；Y4，電磁鐵2YA。

圖2 硬件接線圖

3.2 控製係統流程圖設計

考慮到實際控製中的（de）自（zì）動和手動的（de）切換，采用經典法設計，按下 X0 選擇自動控製，按下（xià） X1 選（xuǎn）擇手動控製。當 X0 閉合時，活（huó）塞向右運動，如果活（huó）塞碰到 L1，則執行“快進”，否則（zé）不進行其他動作；當（dāng）活塞碰到L2，則執（zhí）行“工進”，否則不進行其他動作；當活塞碰到（dào） L3，則執（zhí）行“快退”，否則不進行其他動作。

3.3 程序設計

控製程序用自動和手動的切換（huàn）模式，采用經典（diǎn）法設計，利用 X0 和 X1 的互（hù）鎖來控（kòng）製（zhì）輔助繼電器 M0 和 M1 切（qiē）換 2 種工作狀態。同時（shí），考慮到動力滑台會存在沒有停在原位的情況，采用控製（zhì）按鈕 X3 使 M0 和 M1 均失電，同時（shí）也使動力（lì）滑台快退來控（kòng）製液壓動力滑台退回原位。自動程序設計時（shí），按下（xià）X0啟動自動控製裝置，活塞向右運動；若（ruò）碰到傳感器L1，X10閉合，要保持電磁鐵1YA持續得電，Y0得電（diàn）自鎖，執行“快進”。若碰到傳感器（qì）L2，X11閉Y2 得電自鎖即保持電磁鐵 3YA 持續得（dé）電，1YA 和3YA同時得電，執行（háng）“工進”。若碰到傳感器L3，X12閉合，Y4得電自（zì）鎖即保持電磁鐵2YA持續得電，同時要使電磁鐵1YA失電，需在Y0串聯中加常閉開關X12，當X12閉合時，Y0失（shī）電（diàn），2YA和3YA同時對得電，執行“快退（tuì）”。采用動控（kòng）製係統完成“快進-工（gōng）進（jìn）-快退-停（tíng）止”的工作循環。同時，結合試驗台上的（de）開關輸入點數，采用對一個按鈕的脈衝個數來控製係統各個行（háng）程工作（zuò）的進行。

4 、調試中出現的問題及解（jiě）決方法

問題 1 為液（yè）壓實驗台上的（de）執行元件是按鈕，如何通過按鈕保持某一線圈持續得電；以及如何使某兩個線圈同時得電，使得活塞執行相應的（de）動作。解決辦法是采輔助繼電器自鎖，以及行程開關的互鎖（suǒ），來實現電（diàn）磁鐵控製的邏輯關係。

問題2為在進行快進-工進-快退-停止的過程中，前兩步運行正常，但是活塞不能正常退（tuì）回去。其依然是程序問題，解決辦法為采用控製急停的控製方式，使（shǐ）得實驗操作過程更順利。

問題 3 為手動程（chéng）序和自（zì）動程序（xù）分開執行能正常運行，但是通過跳轉切換（huàn）活塞不動（dòng）作，沒正確解決雙線（xiàn）圈的問題。解決辦法為仔細理清跳轉程（chéng）序的條件，經調試最後（hòu）采用的是（shì）2個（gè）按鈕分別切換（huàn）自動和手動控製。

5 、結論

該係統經仿（fǎng）真和調試，運行平穩，工作可靠，能夠實現（xiàn）鑽床動力滑台（tái）的基本動作要求。該係（xì）統的設計有以下特點：

①係統采用（yòng）PLC作為控製器，抗（kàng）幹擾性強，穩（wěn）定性高（gāo），接線簡單，維修方便；

②在程（chéng）序（xù）設計的過程中，采用GX Devel⁃oper PLC編程軟件以及GX Simulator PLC 仿（fǎng）真軟件作為軟件開發平台，大大縮短了設計周期（qī），提高工作效率；

③在液壓實（shí）驗台上模擬搭接鑽床動力滑（huá）台液壓係（xì）統，利用該硬件平台，可節（jiē）省設計、調試成本，縮短（duǎn）了（le）調試時間。

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