PLC电液比例变量泵控制系统设计

摘要:通常电液比例变量泵由比例控制板输出可调电流控制比例阀完成控制，压力与流量的斜率分别在比例板上单独设定，不能满足多动作多斜率以及不能对泵口输出线性调整。随着工业发展，机械设备控制日益复杂，传统控制以不能满足要求，该文结合实际应用，设计基于PLC电液比例变量泵控制系统，解决变量泵的压力与流量多种斜率输出以及线性可调整，确保液压系统更加稳定、更精准可靠。

关键词:电液比例;变量泵;PLC;设计

引言

液压技术的飞速发展日趋成熟，其应用越来越广:冶金、矿山、船舶、机床、工程机械、橡塑机械等领域，而电液比例变量泵作为液压系统的动力源，具有抗污染能力强、可靠性高的优点，也得到了广泛的应用。变量泵输出的压力与流量的稳定性与可靠性，直接影响液压系统，决定了机械设备的性能优劣。PLC具有可编程、运算能力强、可靠性高、抗干扰能力强等特点，可以处理普通I/O信号、模拟量信号和数字运算［1－2］。为此，本文结合实际应用，针对电液比例变量泵的开环控制，设计基于PLC电液比例变量泵控制系统。

1控制系统原理

1．1系统结构

电液比例变量泵控制系统原理如图1所示，主要由PLC、触摸屏、比例控制板以及变量泵构成:(1)触摸屏上设定参数并传送到PLC;(2)PLC根据输入信号以及设定参数，通过DA数模转换单元实时输出0～10VDC信号;(3)直流电压信号输入到比例控制板，比例控制板根据输入的信号转换成0～1000mA比例电流，电流信号驱动变量泵上的压力和流量比例阀［3－4］，实现对变量泵的压力、流量输出控制。

1．2斜率与线性

(1)一般为了满足控制系统调整的要求，比例控制板可以对输出的斜率及范围进行调整。斜率是指液压系统的加速与减速［5］，分别包含压力与流量的上升、下降斜率;输出的范围即输出的压力与流量最大、最小值。控制系统斜率的调整完全依赖比例控制板，斜率控制单一固定，已不能满足现代机械设备日益复杂多样化的控制需求。为了实现多动作多斜率，硬件系统不变的情况下，采用程序控制算法方式，增加斜率调整功能模块，具体如图2所示。(2)比例控制板可以对变量泵输出的压力、流量范围进行调整设定，其输出的压力、流量往往与输入不呈线性，比例控制板无法进行调整。为解决泵口输出的压力与流量线性可调，增加PLC线性控制算法程序，采用分段线性化程序设计方式进行处理［6－7］。

2程序设计

变量泵控制系统的程序设计包含两模块:PLC程序与触摸屏画面，以下进行逐一阐述，最后对系统进行测试与试验。

2．1PLC程序

控制系统的程序由斜率控制程序和线性控制程序构成，对输出的压力与流量先执行斜波程序，再进行线性处理，如图3所示。(1)斜率程序原理如图4所示，当系统有动作输出时，输出值按照设定斜率经过T1时间匀速增加，由0增加到设定值SV并一直维持;当动作无动作输出时，输出值按照设定斜率经过T2时间匀速减小，由设定值SV减小到0并一直维持。斜率控制程序采用10ms高速定时器与缩放指令进行控制输出，高速定时器可以保证高速响应，确保输出量稳定递增近似无极调整。程序作为功能块保存，如图5所示，方便灵活调用调用。功能块定义下:(2)系统的线性控制采用分段线性化方式，共设计20个分段调整点，对输入的参数进行调整PLC的模拟量输出，确保变量泵输出的压力与流量呈线性。功能块程序图6所示，定义如下:(3)电液比例变量泵的调试与试验，泵口输出的压力与流量进行监测并绘制曲线图表，具体如图7、图8所示。

2．2触摸屏界面设计

触摸屏界面设计如图9、图10所示。(1)量程设定包括压力和流量各自的最大值与最小值设定，设置范围0%～100%，灵活地控制压力与流量输出范围。底压为最小压力输出，底流为最小流量输出;(2)斜率设定包括压力与流量的上升加速时间、下降减速时间设定，设定范围为0～999。当设定为0时，直接输出相应设定值执行无斜率控制输出;(3)线性调整包括压力和流量的调整，各有20个调整点，调整设定范围－3000～6000。设定为0时按照线性无调整进行输出，为负值时输出值比例减小，为正值时输出值比例增大，以此确保系统线性输出。

3结论

基于PLC的电液比例变量泵控制系统，弥补了比例控制板的不足，解决变量泵压力与流量输出的斜率以及线性问题，使液压系统更加稳定、更精准可靠，可广泛应用。

参考文献

［1］贾光政，孟祥伟，张富臣，等．基于PLC的比例控制液压加载系统［J］．液压与气动，2010，(7):14－16．

［2］石前列，吴向东，黄贵川．电液比例柱塞泵控制仿真分析［J］．液压与气动，2011，(6):20－22．

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［4］李运华，刘源，何刘宇．对电液比例阀几个基本问题的讨论［J］．液压气动与密封，2013，(4):25－27．

［5］李云，付胜．电液比例控制系统在摆丝机上的应用［J］．液压与气动，2010，(11):37－39．

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［7］张利平．液压控制系统及设计［M］．北京:化学工业出版社，2006．

作者：蒙功树 单位：柳州市精业机器有限公司