PLC電液比例變量泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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摘要:通常電液比例變量泵由比例控制板輸出可調(diào)電流控制比例閥完成控制，壓力與流量的斜率分別在比例板上單獨(dú)設(shè)定，不能滿足多動(dòng)作多斜率以及不能對泵口輸出線性調(diào)整。隨著工業(yè)發(fā)展，機(jī)械設(shè)備控制日益復(fù)雜，傳統(tǒng)控制以不能滿足要求，該文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)基于plc電液比例變量泵控制系統(tǒng)，解決變量泵的壓力與流量多種斜率輸出以及線性可調(diào)整，確保液壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、更精準(zhǔn)可靠。
關(guān)鍵詞:電液比例;變量泵;PLC;設(shè)計(jì)
引言
液壓技術(shù)的飛速發(fā)展日趨成熟，其應(yīng)用越來越廣:冶金、礦山、船舶、機(jī)床、工程機(jī)械、橡塑機(jī)械等領(lǐng)域，而電液比例變量泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，具有抗污染能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，也得到了廣泛的應(yīng)用。變量泵輸出的壓力與流量的穩(wěn)定性與可靠性，直接影響液壓系統(tǒng)，決定了機(jī)械設(shè)備的性能優(yōu)劣。PLC具有可編程、運(yùn)算能力強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以處理普通I/O信號(hào)、模擬量信號(hào)和數(shù)字運(yùn)算［1－2］。為此，本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，針對電液比例變量泵的開環(huán)控制，設(shè)計(jì)基于PLC電液比例變量泵控制系統(tǒng)。
1控制系統(tǒng)原理
1．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電液比例變量泵控制系統(tǒng)原理如圖1所示，主要由PLC、觸摸屏、比例控制板以及變量泵構(gòu)成:(1)觸摸屏上設(shè)定參數(shù)并傳送到PLC;(2)PLC根據(jù)輸入信號(hào)以及設(shè)定參數(shù)，通過DA數(shù)模轉(zhuǎn)換單元實(shí)時(shí)輸出0～10VDC信號(hào);(3)直流電壓信號(hào)輸入到比例控制板，比例控制板根據(jù)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～1000mA比例電流，電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)變量泵上的壓力和流量比例閥［3－4］，實(shí)現(xiàn)對變量泵的壓力、流量輸出控制。
1．2斜率與線性
(1)一般為了滿足控制系統(tǒng)調(diào)整的要求，比例控制板可以對輸出的斜率及范圍進(jìn)行調(diào)整。斜率是指液壓系統(tǒng)的加速與減速［5］，分別包含壓力與流量的上升、下降斜率;輸出的范圍即輸出的壓力與流量最大、最小值?？刂葡到y(tǒng)斜率的調(diào)整完全依賴比例控制板，斜率控制單一固定，已不能滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備日益復(fù)雜多樣化的控制需求。為了實(shí)現(xiàn)多動(dòng)作多斜率，硬件系統(tǒng)不變的情況下，采用程序控制算法方式，增加斜率調(diào)整功能模塊，具體如圖2所示。(2)比例控制板可以對變量泵輸出的壓力、流量范圍進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，其輸出的壓力、流量往往與輸入不呈線性，比例控制板無法進(jìn)行調(diào)整。為解決泵口輸出的壓力與流量線性可調(diào)，增加PLC線性控制算法程序，采用分段線性化程序設(shè)計(jì)方式進(jìn)行處理［6－7］。
2程序設(shè)計(jì)
變量泵控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)包含兩模塊:PLC程序與觸摸屏畫面，以下進(jìn)行逐一闡述，最后對系統(tǒng)進(jìn)行測試與試驗(yàn)。
2．1PLC程序
控制系統(tǒng)的程序由斜率控制程序和線性控制程序構(gòu)成，對輸出的壓力與流量先執(zhí)行斜波程序，再進(jìn)行線性處理，如圖3所示。(1)斜率程序原理如圖4所示，當(dāng)系統(tǒng)有動(dòng)作輸出時(shí)，輸出值按照設(shè)定斜率經(jīng)過T1時(shí)間勻速增加，由0增加到設(shè)定值SV并一直維持;當(dāng)動(dòng)作無動(dòng)作輸出時(shí)，輸出值按照設(shè)定斜率經(jīng)過T2時(shí)間勻速減小，由設(shè)定值SV減小到0并一直維持。斜率控制程序采用10ms高速定時(shí)器與縮放指令進(jìn)行控制輸出，高速定時(shí)器可以保證高速響應(yīng)，確保輸出量穩(wěn)定遞增近似無極調(diào)整。程序作為功能塊保存，如圖5所示，方便靈活調(diào)用調(diào)用。功能塊定義下:(2)系統(tǒng)的線性控制采用分段線性化方式，共設(shè)計(jì)20個(gè)分段調(diào)整點(diǎn)，對輸入的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整PLC的模擬量輸出，確保變量泵輸出的壓力與流量呈線性。功能塊程序圖6所示，定義如下:(3)電液比例變量泵的調(diào)試與試驗(yàn)，泵口輸出的壓力與流量進(jìn)行監(jiān)測并繪制曲線圖表，具體如圖7、圖8所示。
2．2觸摸屏界面設(shè)計(jì)
觸摸屏界面設(shè)計(jì)如圖9、圖10所示。(1)量程設(shè)定包括壓力和流量各自的最大值與最小值設(shè)定，設(shè)置范圍0%～100%，靈活地控制壓力與流量輸出范圍。底壓為最小壓力輸出，底流為最小流量輸出;(2)斜率設(shè)定包括壓力與流量的上升加速時(shí)間、下降減速時(shí)間設(shè)定，設(shè)定范圍為0～999。當(dāng)設(shè)定為0時(shí)，直接輸出相應(yīng)設(shè)定值執(zhí)行無斜率控制輸出;(3)線性調(diào)整包括壓力和流量的調(diào)整，各有20個(gè)調(diào)整點(diǎn)，調(diào)整設(shè)定范圍－3000～6000。設(shè)定為0時(shí)按照線性無調(diào)整進(jìn)行輸出，為負(fù)值時(shí)輸出值比例減小，為正值時(shí)輸出值比例增大，以此確保系統(tǒng)線性輸出。
3結(jié)論
基于PLC的電液比例變量泵控制系統(tǒng)，彌補(bǔ)了比例控制板的不足，解決變量泵壓力與流量輸出的斜率以及線性問題，使液壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、更精準(zhǔn)可靠，可廣泛應(yīng)用。
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作者：蒙功樹 單位：柳州市精業(yè)機(jī)器有限公司