基于PLC的FEST0电液比例控制实验系统

　　0 引 言

　　电液比例控制系统由于其控制实现简单、维护方便和成本较低,在工业生产中逐步得到了广泛的应用。我院于三年前新购进德国FESTO公司生产的电液比例控制实验系统,该套系统包括比例液压系统和电气控制两部分,实验效果反映良好,增强了学生的动手能力。但也存在一些问题。目前所配置实验系统电控部分有连续的模拟信号及开关量信号,模拟量通过额定值信号源实现,开关量的控制是依赖于传统继电器控制来实现的,在实验中出现控制时间难于准确、实验连线复杂和出错难于检查、触点竞争等问题。由此,我们在原有实验系统地基础上,对控制方面做了一些改进,利用可编程控制器(PLC)代替了原有的额定值信号源和继电器控制,简化了实验线路的连接,而且在实验内容上利用PLC的特点进行实验内容的进一步开发,使学生不仅对比例液压系统有了深刻的认识,而且能熟练掌握PLC的基本编程能力,提高了学生的综合实践技能。

　　1 FESTO电液比例控制简介

　　德国FESTO电液比例控制系统采用了模块化设计,是机电液紧密结合的教学实验平台,其使用的各种元件均为独立工业元件。FESTO电液比例控制系统的组成有额定值信号源、比例放大器、比例控制阀、接近开关和继电器。额定值信号源是一个具有简单编程功能的信号给定装置,可以设置给定值的转换时间实现给定值的变化,以及给定值的变化斜率,而且可以根据外部输入端I1、I2、I3口的输入电平状态不同,相应变化输出的电压值。比例放大器可以将设定的电压信号值放大并转换为电流信号,以控制比例阀阀芯的位置并决定其通流面积和流量的大小,同时在比例放大器中可以进行设置以对比例控制阀进行补偿。

　　原有的FESTO电液比例控制实验系统组成如图1所示。其控制原理为:额定值信号源给出信号,经比例放大器放大后送入比例阀,驱动液压缸活塞杆的运动,接近开关接收到信号后,经继电器控制,改变额定值信号源I1、I2、I3的高低电平状态,从而额定值信号源送出相应的设定值,并且额定值信号源可以设定信号变化斜率,最终达到设定目的。这种控制是以额定值信号源输出值的切换来实现的,而且用继电器控制,体积较大,触点个数受到硬件限制,而且继电器控制中,各并联电路是同时加压、并行工作的,由于实际元件动作的机械惯性,会发生触点竞争现象,导致动作失误。

　　2 基于PLC的电液比例控制实验系统

　　基于PLC的电液比例控制实验系统组成为PLC、放大器、比例控制阀、液压缸和接近开关。其中PLC代替了原有系统的额定值信号源和继电器。

　　在FESTO电液比例控制实验台上,开关量输入输出为按钮开关、位置传感器、开关阀线圈。比例控制阀所需要的控制信号为模拟量信号。实验中所用输入点数、输出点数并不多,且有模拟量信号,因此本系统采用小型PLC)))西门子公司生产的S7200DC/DC/DC型PLC及其扩展模块EM235。