液压阀试验台计算机控制系统

2011年6月机械工程与自动化

MECHANICALENGINEERING＆AUTOMATIONNo.3Jun.

文章编号:1672-6413(2011)03-0131-02

液压阀试验台计算机控制系统

安春梅，廉自生

(太原理工大学机械工程学院，山西

太原030024)

*

摘要:针对传统的液压阀试验台精度不高、自动化程度低等缺点，采用电磁阀、西门子S7－200系列PLC和VisualBasic6.0改进设计了煤矿液压支架用阀试验台，实现了试验控制和数据采集的自动化，提高了实验效率。其数据的采集和设备的控制由PLC等现场设备完成，VB则主要完成数据通信、网络管理、人机界面和数据处理等功能。

关键词:液压阀;试验台;PLC

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中图分类号:TH137.52∶TP273.5

文献标识码:A

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引言

液压支架用阀做为煤矿液压支架的关键控制元件，其性能的好坏直接影响到整个液压系统。液压阀试验台的研制为液压阀提供了必备的试验条件，具有重要的工程应用价值，本文采用了西门子S7－200系列PLC，结合液压阀试验台液压系统的控制要求，开发了一套新型液压阀试验台控制系统。1液压阀试验台的工作原理

液压支架用阀试验台控制系统液压原理图如图1所示。液压阀试验台系统由液压系统和油液系统两部

1－滤油器;2－温度计;3－油泵;4－乳化液泵;5－电机;6－溢流阀;7－调压换向阀;8－调压阀;9－卸荷溢流阀;10－单向阀;

11－电磁换向阀;12－调速阀;13－二位二通阀;14－增压缸;15－二位三通阀;16－蓄能器;17－压力表;18－压力传感器

图1液压阀试验台液压系统原理图

分组成。油液系统给增压缸和被试元件提供泵源压力，并控制改变流量。油液经滤油器进入由溢流阀

*“十一五”国家科技支撑计划项目:(2007BAB13B01)收稿日期:2011-02-23;修回日期:2011-03-20

6、换向阀7和两个调压阀8组成的油系统阀块，实现了油源压力调节。电磁换向阀11、可调单向节流

)，作者简介:安春梅(1983-女，山西代县人，在读硕士研究生，主要从事机电液一体化方面的研究。

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机械工程与自动化2011年第3期

阀12和一个二位二通电磁换向阀13来实现增压缸14的增压充液。电磁阀13得电时，大小流量两档增压输出，失电时，实现卸荷回液和增压缸充液回程。乳化液泵用于对试验充液，排油口处的卸荷溢流阀9用于调整次充液压力。经增压缸增压后的油液进入试验系统部分。该试验系统由二位三通电磁换向阀15、压力表17及压力传感器18等组成。2液压阀试验台测控系统的设计

试验台测控系统主要由PLC控制器、工业控制计算机、传感器等组成。系统的控制结构框图见图2。

试验台通过传感器将信号输送到PLC控制器，经PLC处理后，由RS－232实现与计算机的通信，接收到反馈信息后，通过改变PLC的程序来控制电磁阀，实现自动控制。系统的监控和管理由上位机通过VB的MSComm控件完成。

器控制系统的电路图相似，试验控制的梯形图见图3。2.2控制系统的软件设计

本系统的软件部分主要由数据采集处理和数据管理两部分组成，主要完成数据采集的控制、处理、管理以及试验报告输出。

PLC具有极高的可靠性，一般用于执行现场的控制任务，但是它的人机接口功能较差。个人计算机(PC)的价格便宜，软件资源丰富，人机接口功能较强。PLC与个人计算机通过通信连接起来，用PC作为上位计算机，主要完成数据通信、网络管理、人机界面(HMI)和数据处理等功能。

图2系统控制结构框图

2.1

PLC控制系统的设计

可编程控制器PLC具备了控制程序可随工艺改变、易于计算机接口、可靠性高、抗干扰能力强等优点，已成为替代传统继电器控制线路的升级换代产品。本试验台采用SIMATICS7－200系列PLC作为控制系统的核心部件。现以安全阀和截止阀为例进行控制系统设计。

首先给各输入、输出变量分配地址，其次根据控制过程设计出梯形图程序，最后进行调试。输入、输出(I/O)地址分配见表1。

表1

编号I0.0I0.1I0.2I0.3I1.0I1.1I1.2I1.3I2.0I2.1I2.2

输入点电机1启动按钮电机1停止按钮电机2启动按钮电机2停止按钮安全阀试验安全阀停止按钮

调压调速截止阀试验截止阀停止按钮截止阀开关

I/O地址分配表

编号Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q1.0Q1.1

输出点电机1启动电机2启动3DT得电5DT得电6DT得电溢流

图3试验控制梯形图

梯形图是使用最多的PLC图形编程语言，与继电

上位机通信程序是在VB6.0环境下开发的。VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。在Windows环境下，操作系统通过驱动程序控制各硬件资源，不允许用户象在DOS环境下那样直接对串口进行底层的操作。为此，VB提供了一个串行通信控件MicrosoftCommControl，简称MSComm控件。试验员只需设置和监视MSComm控件的属性和实践，就可以实现串行通信。

(下转第135页)

2011年第6期机械工程与自动化

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渐上升时，则警报的频率不断加快。2.5显示程序和火灾警报程序

显示程序主要是将控制器采集到的数据进行显示。显示的内容包括:当前小车的左、右轮的速度、当前小车的工作状态、当前的工作温度等。当烟雾传感器检测到信号时，立即停止所有的工作，进行非常急促的警报，以提醒人们注意安全。2.6主程序

主程序用于调用各种子程序，并在调用子程序的过程中进行故障检测，如在进行调速的时候对左、右两侧的PWM中的初始值和速度传感器传回的数据进行计算比较，当结果不吻合时说明电机出现故障，这

时进行显示和提醒。3结束语

本设计经过实验验证具有可行性，为自动寻迹的自动小车或机器人设计提供了一种设计和改进方案。

参考文献:

［1］卢蕙芬，J］．电气自金若君.基于DSP的物流传输系统［

2002(6):35-37.动化，

［2］赵轩，韩毅，秦绪鑫.基于PWM控制的模型车用小型直

J］．计算机工程与设计，2009，30(21):流电机调速装置［4884-4887．

［3］刘大川，汪小澄.基于S12单片机的寻迹小车视觉系统

J］．电子技术应用，2008(9):109-111．设计与优化［

DesignofAutomaticTrackingMachineBasedonPLC

JINXiao-bo

(ShanxiInstituteofMechanical＆ElectricalEngineering，Changzhi046011，China)

Abstract:Astheprocessofindustrializationspeedup，avarietyofauto-handlingrobotsarewidelyusedinfactories．ThispaperdescribesadesignofthecarwithautomatictrackingwhichisbasedonPLC，anddescribesthehardwareandsoftwareofthemachine，presentsapossibledesignandimprovementofthetrackingforthemovingmachine．

Keywords:PLC;automatictracking;coverbarrier;PWMspeedcontrol

檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨(上接第132页)

人机界面(HMI)一般用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用。采用VB6.0的控件组合及代码可以为监控系统设计界面。3结论

液压支架用阀试验台是煤矿液压系统的重要组成部分，本试验台采用PLC控制大大提高了设备的工作效率和测试精度，同时采用VB进行编程实现自动化管理，使操作更加方便，整体上为煤矿液压支架用阀试验研究提供了更可靠的技术保障。

参考文献:

［1］廖常出.PLC编程及应用［M］．北京:机械工业出版社，

2008.

［2］张利平.液压阀原理、．北京:化学工业使用与维护［M］

2009.出版社，

［3］张建中，柳如见，尚效周，等.液压支架用阀试验台自动

J］．煤矿机电，2009(6):26-28.控制系统设计［

［4］黄建龙，刘明哲，王华.液压综合试验台及其监控系统的

J］．液压与气动，2007(10):10-12.研究［

［5］沈英莹，J］．制造业张为民.液压缸试验台的PLC控制［

2003，25(s1):200-203.自动化，

［6］杨书仪，胡燕平，王启明.PLC在液压阀试验台中的应用

［J］．煤矿机电，2006(6):74-76.

ComputerControlSystemofValveTestRig

ANChun-mei，LIANZi-sheng

(CollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)

Abstract:Aimedatdefectsoftraditionalvalvetestrig，thispaperusedtheproportionalvalve，SIEMENSS7－200PLCandVB6．0todesignavalvetestrigusedfortestingcoalmininghydraulicsupport，sotheautomationoftestdateacquisitionwererealized，andtheefficiencyoftestwasimproved．Theacquisitionofdataandthecontrolofequipmentwasaccomplishedbythelocalequipment．UsingVisualBasiccouldobtainkindsoffunctions，includingdatacommunication，networkmanagement，manmachineinterfaceanddataprocessing．Keywords:valve;testrig;PLC