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?基于PLC 控制的液壓控制系統
??[ 摘要] 采用可編程控制器(PLC)代替繼電器控制器，對機械手的液壓驅動系統進行控制，通過輸入輸出接口
建立與機械手液壓系統開關量和模擬量的聯系，實現機械手搬運工件的順序動作和自動控制，達到準確度高、控
制方便、可靠性好的目標，大大提高了生產率和自動化程度，減少了系統故障，具有很強的實用性。
??[ 關鍵詞] PLC；液壓控制；機械手
??1、 前言( Introduction)
??目前PLC 在工業(yè)生產過程控制自動化和傳統產業(yè)技術改造等方面得到了廣泛應用, 與傳統的繼電器控制相比, PLC 具有控制系統構成簡單、可靠性高、通用性強、抗干擾能力強、易于編程、體積小、可在線修改、設計與調試周期短、便于安裝和維修等突出優(yōu)點, 而且一般不需要采取什么特殊措施, 就能直接在工業(yè)環(huán)境中使用, 更加適合工業(yè)現場的要求, 使用PLC 控制液壓控制系統能提高系統的整體性能,具有較明顯的優(yōu)越性。本文介紹基于PLC 控制的某液壓機械手的典型液壓控制回路及其PLC 控制方法。
??2、 控制要求分析(Analys is of control demands )
??在生產現場工作開始后, 機械手在一個工作循環(huán)中需要依次完成以下順序動作: 下降、夾緊、上升、左移、下降、松開、上升、右移( 共8個順序動作) , 這是一個典型的順序控制問題。采用PLC 實現機械手的自動循環(huán)控制, 需要在某些動作位置設置位移傳感器或行程開關來檢測動作是否到位, 并確定從一個動作轉入到下一個動作的條件。根據機械手的動作要求, 選用3 個液壓缸來完成該8 個順序動作: 升降缸1 在工件兩個位置( 原位與目標位置) 上方的下降和上升運動, 移動缸2 的左移和右移運動, 夾緊缸3 的夾緊和松開動作。缸1 下降或上升到位時應停止運動, 缸2 左移或右移到位時也應停止運動, 故需分別設置一行程開關S1、S2、S3、S4。根據機械手的動作過程和要求, 繪制出系統的控制功能流程圖, 如圖1 所示。
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????????????????????????????????????圖?1
??3、 液壓系統圖(Hydraulic scheme)
??根據機械手的動作要求和工作循環(huán)設計出液壓系統圖, 如圖2所示:
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??????????????????????????????圖?2?
??按下啟動按鈕, 電磁鐵1DT 得電, 閥4 左位接入, 液壓泵9 輸出的壓力油經閥4 左位接入升降缸1 的上腔, 其活塞向下運動, 推動機械手下降( 動作①右位下降) ; 當缸1 下降到下限位置, 壓下行程開關S1, 使得電磁鐵1DT 斷電, 閥4 切換至中位(O 型中位機能) , 缸1 停止在下限位, 而電磁鐵5DT 得電, 閥8 左位接入, 泵輸出的壓力油經過單向閥6、減壓閥7 進入夾緊缸3 的上腔, 推動其活塞下移夾緊工件( 動作②夾緊) ; 夾緊工件后, 當缸3 上腔壓力達到減壓閥7 的調定壓力時, 壓力繼電器11 動作發(fā)出信號, 控制電磁鐵2DT 得電, 閥4 的右位接入系統, 推動缸1 向上運動( 動作③右位上升) ; 缸1 上升到上限位置時, 壓下行程開關S2, 電磁鐵2DT 斷電, 閥4 切換到中位, 缸1 停止在上限位, 而電磁鐵3DT 得電( 此時工件仍被夾緊, 壓力繼電器11 仍在動作) , 閥5 左位接入, 缸2 向左運動( 動作④左移) ; 缸2 左移到左限位置, 壓下行程開關S3, 電磁鐵3DT 斷電, 閥5 切圖2 換至中位,缸2 停止在左限位, 而電磁鐵1DT 得電, 閥4 左位接入系統, 缸1 向下運動( 動作⑤左位下降) ; 缸1 下降到下限位置, 壓下行程開關S1( 此時缸2 處于左限位置) , 電磁鐵5DT 斷電, 閥8 回復右位, 缸3 活塞上移放下工件于目標位置( 動作⑥松開) ; 松開工件后, 缸3 油腔壓力降低, 壓力繼電器11 復位, 發(fā)出信號控制電磁鐵2DT 得電, 缸1 向上運動( 動作⑦左位上升) ; 上升到上限位置, 壓下行程開關S1, 電磁鐵2DT斷電, 缸1 停止在上限位置, 同時電磁鐵4DT 得電, 閥5 右位接入, 缸2 向右移動( 動作⑧右移) ; 右移到右限位置, 壓下行程開關S4, 閥5 切換至中位, 缸2 停止在右限位置( 復位) 。至此完成了機械手的8 個自動控制動作, 進入到下個動作循環(huán)。電磁鐵動作順序表如表1(“+”表示得電,“- ”表示斷電) 所示。
??????????????????????????????表1 電磁鐵動作順序表
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??該液壓系統中, 利用電液比例換向閥4 和5 控制升降缸1 和移動缸2 的運動速度, 用比例溢流閥12 控制夾緊缸的夾緊速度; 減壓閥的作用是限定并保持夾緊壓力, 單向閥的作用是對夾緊液壓缸3 進行保壓, 比例溢流閥12 還起到平衡作用。在PLC 對各輸入輸出量的控制下, 完成順序動作。
????4、 PLC 選型與I/O 分配(PLC lectotype and input--output allocation)
??目前市場上的PLC 品種規(guī)格眾多, 控制功能也各有特點。綜合分析機械手的動作要求, PLC 在機械手中需要完成的控制功能較多, 控制精度較高, 運算速度較快且具有數據處理能力, 并考慮整個系統的經濟和技術指標, 由于PLC 的輸出電流較小, 需要用功率模塊來控制比例液壓閥, 選用西門子公司的S7- 200 系CPU226 型PLC, 其I/O 功能和指令系統都能滿足對該機械手的控制要求?？刂瓢粹o、各處的行程開關及壓力繼電器等開關量信號直接與PLC 的輸入端子相連, PLC的開關量輸出端子直接與各個電磁閥相連, 用PLC 上所帶的24V 電源或外接24V 電源驅動, 采用編程軟件( STEP 7-Micro/WIN V4.4 版)進行編程和運行監(jiān)控。圖3 為PLC 的I/O 地址分配和外部接線圖, 限于篇幅沒有具體給出硬件布置原理圖和控制系統梯形圖及其程序語句。
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??????????????????????????????圖?3
???系統設有5 種工作方式: 手動、連續(xù)、單周期、單步和回原點, 可以滿足不同的工作要求。
????5、 結論(Conclus ions )
?????采用PLC 控制的搬運工件機械手的液壓控制系統, 使系統模塊化, 減小了液壓系統和設備的體積, 其工作性能穩(wěn)定且各I/O 指示簡單、明了, 大大縮短了維修、改制、安裝和調試液壓系統和設備的時間?？朔瞬捎美^電器控制系統必須是手工接線、安裝、改動所需要花費大量時間及人力和物力的缺點, 也克服繼電器控制系統的可靠性差、控制不方便、響應速度慢等不足。用PLC 控制的機械手的液壓控制系統, 可使其工作平穩(wěn)、準確, 更有利于改善工人的勞動環(huán)境, 降噪增效,節(jié)約能源, 而且提高了液壓系統的性能, ?延長液壓設備的使用壽命, ?大大提高了生產率和自動化程度, ?特別是改變機械手的某些動作時時僅需進行程序的調整。
???總之, 基于PLC 控制的液壓控制系統, 可大大簡化控制設備的結構, 節(jié)能降耗, 易于實現機、電、液一體化的控制裝置, 使生產平穩(wěn)可靠、效率和自動化程度提高。
??參考文獻:
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