PLC電液比例變量泵控制系統設計
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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設定，不能滿足多動作多斜率以及不能對泵口輸出線性調整。隨著工業發展，機械設備控制日益復雜，傳統控制以不能滿足要求，該文結合實際應用，設計基于plc電液比例變量泵控制系統，解決變量泵的壓力與流量多種斜率輸出以及線性可調整，確保液壓系統更加穩定、更精準可靠。
關鍵詞:電液比例;變量泵;PLC;設計
引言
液壓技術的飛速發展日趨成熟，其應用越來越廣:冶金、礦山、船舶、機床、工程機械、橡塑機械等領域，而電液比例變量泵作為液壓系統的動力源，具有抗污染能力強、可靠性高的優點，也得到了廣泛的應用。變量泵輸出的壓力與流量的穩定性與可靠性，直接影響液壓系統，決定了機械設備的性能優劣。PLC具有可編程、運算能力強、可靠性高、抗干擾能力強等特點，可以處理普通I/O信號、模擬量信號和數字運算［1－2］。為此，本文結合實際應用，針對電液比例變量泵的開環控制，設計基于PLC電液比例變量泵控制系統。
1控制系統原理
1．1系統結構
電液比例變量泵控制系統原理如圖1所示，主要由PLC、觸摸屏、比例控制板以及變量泵構成:(1)觸摸屏上設定參數并傳送到PLC;(2)PLC根據輸入信號以及設定參數，通過DA數模轉換單元實時輸出0～10VDC信號;(3)直流電壓信號輸入到比例控制板，比例控制板根據輸入的信號轉換成0～1000mA比例電流，電流信號驅動變量泵上的壓力和流量比例閥［3－4］，實現對變量泵的壓力、流量輸出控制。
1．2斜率與線性
(1)一般為了滿足控制系統調整的要求，比例控制板可以對輸出的斜率及范圍進行調整。斜率是指液壓系統的加速與減速［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。控制系統斜率的調整完全依賴比例控制板，斜率控制單一固定，已不能滿足現代機械設備日益復雜多樣化的控制需求。為了實現多動作多斜率，硬件系統不變的情況下，采用程序控制算法方式，增加斜率調整功能模塊，具體如圖2所示。(2)比例控制板可以對變量泵輸出的壓力、流量范圍進行調整設定，其輸出的壓力、流量往往與輸入不呈線性，比例控制板無法進行調整。為解決泵口輸出的壓力與流量線性可調，增加PLC線性控制算法程序，采用分段線性化程序設計方式進行處理［6－7］。
2程序設計
變量泵控制系統的程序設計包含兩模塊:PLC程序與觸摸屏畫面，以下進行逐一闡述，最后對系統進行測試與試驗。
2．1PLC程序
控制系統的程序由斜率控制程序和線性控制程序構成，對輸出的壓力與流量先執行斜波程序，再進行線性處理，如圖3所示。(1)斜率程序原理如圖4所示，當系統有動作輸出時，輸出值按照設定斜率經過T1時間勻速增加，由0增加到設定值SV并一直維持;當動作無動作輸出時，輸出值按照設定斜率經過T2時間勻速減小，由設定值SV減小到0并一直維持。斜率控制程序采用10ms高速定時器與縮放指令進行控制輸出，高速定時器可以保證高速響應，確保輸出量穩定遞增近似無極調整。程序作為功能塊保存，如圖5所示，方便靈活調用調用。功能塊定義下:(2)系統的線性控制采用分段線性化方式，共設計20個分段調整點，對輸入的參數進行調整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試與試驗，泵口輸出的壓力與流量進行監測并繪制曲線圖表，具體如圖7、圖8所示。
2．2觸摸屏界面設計
觸摸屏界面設計如圖9、圖10所示。(1)量程設定包括壓力和流量各自的最大值與最小值設定，設置范圍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)斜率設定包括壓力與流量的上升加速時間、下降減速時間設定，設定范圍為0～999。當設定為0時，直接輸出相應設定值執行無斜率控制輸出;(3)線性調整包括壓力和流量的調整，各有20個調整點，調整設定范圍－3000～6000。設定為0時按照線性無調整進行輸出，為負值時輸出值比例減小，為正值時輸出值比例增大，以此確保系統線性輸出。
3結論
基于PLC的電液比例變量泵控制系統，彌補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，使液壓系統更加穩定、更精準可靠，可廣泛應用。
參考文獻
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作者：蒙功樹 單位：柳州市精業機器有限公司