基于PLC的拉深筋实验台电液控制系统改造设计

　　0 拉深筋实验台改造背景

　　拉深筋是拉深工艺重要控制手段之一， 是拉深模具设计中的一个关键环节[1、2]。 拉深筋液压实验台用于给板料样材做拉深实验， 以获取拉深筋阻力、 上浮力等。 同时为后续性能参数比较提供条件。 原试验台采用继电器控制技术，技术落后，设备老化，控制精度低，控制方法单一，灵活性差，需要对其设备的更新改造。 其原有设备照片，如图 1 所示。

　　1 原实验台结构组成和原理

　　1.1原试验台的结构组成原理

　　原试验台液压系统图如图 2 所示， 采用继电器技术和基本的节流阀回路， 侧拉缸和压下缸分别连一换向阀，阀 3 和溢流阀 6、7 起保护作用。 电气部分采用由三相电源接出的单相 220V 交流电为电动机和整个电气控制系统供电。

　　实验台继电器电气控制系统图，如图 3 所示。

　　1.2原试验台的改造的必要性

　　原实验台改造的必要性：①实验台陈旧老化。 原实验台搭建时间长， 控制继电器经过长期磨损和在疲劳工作条件下工作，部分已经损坏。 而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。 ②实验台维护和改进困难。 在维修时，电器控制系统元件繁多，且必须是手工接线、安装，即使进行简单的改动，也需要大量时间、人力和物力。 ③控制性能差。 在大负荷、低速的工况下，由于摩擦力和其他诸因素的影响，容易产生滞环，爬行等现象，严重影响控制性能， 用于拉深筋实验机系统的开关液压阀在起动和变速过程中有振动现象， 影响了设备的使用寿命和稳定性。 ④工艺要求不能满足。 由于拉深筋测试实验研究的深入，要求对压下力、拉深液压缸的运动速度进行控制，而原开关回路显然无法满足要求。

　　由于以上原因， 本文对原实验台的电液控制系统进行了改造和研究，主要包括三个方面：①继电器电路的 PLC 化。 所应用的 PLC 控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。 与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比，可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 ②液压阀开关量控制的电液比例化。 控制器输出PWM 模拟量信号给液压阀 ， 可以控制油缸的运行速度，使负载运行可控。 ③电液控制系统的节能化。 采用负载敏感控制系统，系统通过检测负载压力、流量和功率变化信号，向液压系统进行反馈，实现节能控制、流量与调速控制和恒功率控制等。