基于PLC的液压平移升降控制系统

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液压与气动2005年第6期

基于PLC的液压平移升降控制系统

虞军胜,曾良才,沈全成,李良

PLC-BasedHydraulicParallelMoveandLiftControlSystem

YUJun-sheng,ZENGLiang-cai,SHENQuan-cheng,LILiang

(武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081)

摘 要:文章分析了液压平移升降控制系统的工况,提出运用增量PID与积分分离PID相结合的方法,

实现了对模拟量的闭环控制,给出了相应的程序流程图。

关键词:PLC;PID;闭环控制;控制系统

中图分类号:TH13717 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2005)06-0048-03

0 前言

某热轧厂步进梁式加热炉,步进梁的运动采用液压传动。在步进加热炉里,钢坯的移动是通过固定梁和载有钢坯的移动梁进行的。步进梁的运动轨迹为矩形,由升降机构的垂直运动和平移机构的水平运动组合而成,移动梁相对于固定梁作上升、前进、下降、后退这4个动作。这4个动作构成步进梁的一个运动周期,每完成这样一个周期,钢坯就从装料端向出料端前进一个行程。因此,控制平移和升降动作的平稳性和可靠性是步进梁正常工作的关键。

本系统的液压控制采用比例变量泵控制非对称缸系统,具有容积效率高等优点。在电控方面,采用德国某公司的SIMATICS7-300可编程序控制器(PLC),它具有功能强、速度快、模块化、扩展灵活、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点,可以通过现场总线PROFIBUS对操作过程采取冗余控制,还可以通过程控交换机与上位机交换信息,实现远程操作和控制的功能。本系统使用STEP7软件对S7-300进行编程,STEP7是用于SIMATICPLC组态和编程的基本软件包,它主要包括SIMATIC管理器、程序编辑器、符号编程器、硬件组态、硬件诊断、NetPro等组件,使用起来简单、方便。将PLC应用于控制步进梁的平移和升降动作,可将电子控制和液压控制的优点有效地结合起来,达到系统响应快、可靠性高等预期效果。1 液压系统的工作原理

由于步进梁自重>400t,带负载重>1000t,质量很大,并且要求在70s左右的时间内完成一个周期的运动,周期短、运动速度高,所以采用液压传动系统。在这个系统中,采用基于PLC的模拟量来驱动比例

阀,控制比例变量泵的活塞运动到相应位置,液压泵给

系统供油,同时主泵斜盘倾角通过位移传感器进行测量,转换为电信号,送入比例放大器作为闭环控制的反馈信号,流量控制精度高。

液压系统工作原理图如图1所示。图中,1号、2号泵组仅仅给升降缸供油,3号、4号泵组既可以给升降缸供油,也可以给平移缸供油。在系统工作过程中,3台泵工作1台泵备用(图中1号、2号、4号泵工作,3号泵备用),任意组合3种泵都可以满足步进梁的周期性的上升)前进)下降)后退运动。升降运动时,3台泵工作,水平运动时,1台泵工作。当电磁铁1YA、2YA、4YA都通电时,1号泵、2号泵、4号泵打出的油才不会经过梭阀3流回油箱。根据电磁铁的通、断电情况,分析步进梁上升、前进、下降、后退4种不同工况:

(1)上升工况 电磁铁1YA、2YA、4YA都通电,1号泵、2号泵、4号泵同时向系统供油。平移升降切换电磁阀11处于断电状态,液动换向阀10处于左位,4号泵出来的油液和1号、2号泵出来的高压油汇合,给升降缸供油,使步进梁上升。

(2)前进工况 电磁铁1YA、2YA都断电,1号泵、2号泵打出的油经过梭阀3流回油箱。电磁铁4YA通电,4号泵向系统供油。平移升降切换电磁阀11处于通电状态,推动液动换向阀10处于右位,4号泵出来的高压油液单独给平移缸供油,使步进梁前进。

(3)下降工况 电磁铁1YA、2YA、4YA都通电,1

收稿日期:2004-12-22

作者简介:虞军胜(1980)),男,湖北省大冶市人,硕士研究生,主要从事电液伺服系统及智能控制、计算机应用的研究工作。