某型號(hào)裝缸機(jī)的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

南春輝 張童 牛中棟

摘要：設(shè)計(jì)了基于PLC控制器的裝缸機(jī)泵站的控制系統(tǒng)。介紹了裝缸機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及其對(duì)泵站的控制系統(tǒng)的要求。給出了控制系統(tǒng)的工作原理以及元器件的選型和電路設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件對(duì)各元器件的控制流程。結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠保證裝缸機(jī)泵站的正常工作，可投入使用。

Abstract： A control system based on PLC controller for cylinder mounted pumping station is designed. The structure of the cylinder mounted machine and requirements the pumping station are introduced. The working principle of system，the selection of the components and the circuit are introduced. The control flow of the system software is introduced. The result shows that the system can ensure the normal operation and can be put into use.

關(guān)鍵詞：裝缸機(jī);泵站;控制系統(tǒng)

Key words： cylinder assembling machine;pumping station;control system

0 ?引言

隨著液壓技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展，鎖緊油缸作為一種重要的液壓設(shè)備，在工程機(jī)械和航天航空等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。鎖緊油缸的活塞和缸筒內(nèi)壁是過盈配合，裝配難度大[1]，普通裝缸機(jī)無法滿足大批量生產(chǎn)的要求，需要專用的鎖緊油缸裝缸機(jī)。該裝缸機(jī)的動(dòng)力由液壓泵站提供，由于鎖緊油缸結(jié)構(gòu)的特殊性和裝配的復(fù)雜性，相應(yīng)的液壓泵站也有別于普通的泵站，而是在普通油源的基礎(chǔ)上集成了液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。為了解決上述問題，本文研制了一種基于PLC控制器的裝缸機(jī)泵站的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵站中的電機(jī)以及各種閥組的動(dòng)作控制，從而為鎖緊油缸的裝配提供動(dòng)力。

1 ?整體設(shè)計(jì)

鎖緊油缸的裝缸機(jī)主要實(shí)現(xiàn)以下幾大功能：①缸筒的固定與鎖緊腔開鎖;②導(dǎo)向套的鎖緊;③活塞桿的水平度調(diào)節(jié)與壓裝。其中，導(dǎo)向套的鎖緊由伺服電機(jī)配合扭矩傳感器實(shí)現(xiàn)鎖緊力的控制?；钊麠U的水平度調(diào)節(jié)由伺服電機(jī)配合傾角傳感器實(shí)現(xiàn)，活塞桿的壓裝由伺服電機(jī)配合測(cè)力傳感器實(shí)現(xiàn)壓裝力的控制。本文設(shè)計(jì)的泵站控制系統(tǒng)主要用于缸筒的固定與鎖緊腔的開鎖，其中，缸筒的固定有三爪卡盤與中心架完成，三爪卡盤用于夾持缸筒，中心架用于支撐缸筒。相應(yīng)地，泵站包含三個(gè)回路：三爪卡盤回路、中心架回路和開鎖回路。三爪卡盤回路和中心架回路所需壓力低，由低壓泵供油，開鎖回路所需油壓較高，由高壓泵供油。見圖1。

2 ?控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

泵站的控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)中的電機(jī)、電磁換向閥和電磁溢流閥等的控制。如圖2所示：

2.1 器件選型

電源模塊提供PLC控制器和電磁閥組所需的電壓。PLC控制器為控制系統(tǒng)核心，其供電電壓為直流24V，各個(gè)接觸器和電磁鐵的線圈的供電電壓為直流24V[2]。為了滿足各個(gè)器件所需的電壓，電源模塊采用直流開關(guān)電源，其輸入為交流220V，輸出為直流24V。PLC控制器選用歐姆龍CP1H系列PLC：CP1H-X40DT-D，該型號(hào)PLC具有100CH和101CH兩個(gè)通道的數(shù)字量輸出端口，每個(gè)端口具有8個(gè)輸出點(diǎn)[3]。系統(tǒng)中共使用了2個(gè)接觸器、3個(gè)電磁換向閥和3個(gè)電磁溢流閥，因此該P(yáng)LC的輸出端口能夠滿足系統(tǒng)要求。電機(jī)組包括兩個(gè)電機(jī)，功率為3KW和7.5KW。3KW電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)低壓泵，7.5KW電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)高壓泵。3KW電機(jī)選用額定電流為9A的接觸器LC1D09M7C，7.5KW電機(jī)選用額定電流為25A的接觸器：LC1D25M7C。電磁換向閥組共有3個(gè)，分別用于三爪卡盤回路和中心架回路的選擇與切換，三爪卡盤的夾緊與松開，中心架的夾緊與松開。電磁溢流閥組共有3個(gè)，分別用于控制三爪卡盤回路、中心架回路和鎖緊腔開鎖回路的油壓壓力。

2.2 電路設(shè)計(jì)

PLC控制器的100CH和101CH兩個(gè)輸出端口用于連接控制電機(jī)的接觸器、電磁換向閥以及電磁溢流閥。接觸器占用100CH通道的100.01和100.02兩個(gè)輸出點(diǎn)，電磁換向閥和電磁溢流閥的電磁鐵分別占用輸出點(diǎn)100.03～100.07和101.00～101.03。其接點(diǎn)分配與線路功能如表1所示。

3 ?控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC控制器選用歐姆龍CP1H系列PLC，其編程環(huán)境采用CX-Programmer進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程語(yǔ)言采用梯形圖[4]。CX-Programmer可以完成程序的建立、編輯、檢查、調(diào)試以及監(jiān)控，同時(shí)具有完善的維護(hù)功能，使得程序的開發(fā)及系統(tǒng)的維護(hù)簡(jiǎn)單快捷。

PLC控制器中泵站控制程序的設(shè)計(jì)依據(jù)裝缸機(jī)的工作流程，主要完成以下任務(wù)：三爪卡盤的夾緊與松開、中心架的夾緊與松開、鎖緊腔的鎖緊與卸荷。具體流程如圖3所示：

PLC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用梯形圖，梯形圖語(yǔ)言具有形象、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入輸出端口的編程。其程序如圖4所示：

4 ?結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于PLC控制器的裝缸機(jī)的泵站的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過PLC控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵站電機(jī)、電磁換向閥和電磁溢流閥等的控制。系統(tǒng)的運(yùn)行正常，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，較好地保證了鎖緊油缸裝缸機(jī)的正常運(yùn)行，有助于完成了鎖緊油缸的裝配。

參考文獻(xiàn)：

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[3]呂玲，陳國(guó)平，阮德超.基于歐姆龍CP1H PLC和組態(tài)王的射流泵測(cè)試系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012（24）.

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作者簡(jiǎn)介：南春輝（1987-），男，山西長(zhǎng)治人，研究生，工程師，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化控制。