马福贵

（青海省重工业职业技术学校，青海 西宁 810000）

液压送料机控制系统结构比较复杂，涉及的内容比较多，传统控制技术有限，需要大量人为干预，自动化控制水平降低，生产效率不高。随着科学技术的飞速发展，PLC技术愈发先进，被广泛应用在自动化控制系统和工业生产中。与传统控制技术相比，西门子PLC具有控制系统组成简单、可靠性高、通用性强、抗外界干扰能力强、体积小、设计研发周期短等优势。在应用过程中，一般无需特殊措施就能适用于工业生产环境中，将其应用到液压送料机控制系统中可有效提升控制系统的整体性能，优越性非常显著，具有良好的发展前景。基于此，开展西门子PLC在液压送料机控制系统中的应用研究就显得尤为必要。

1 西门子PLC的应用优势

1.1 可靠性高

西门子PLC在运行中无需大量活动元件和连线电子元件，因此组成系统相对简单，维修起来也比较便捷。在设计上也采用了一系列设计方法，最典型的是冗余设计，实现了断电保护，而且可进行故障诊断，并及时恢复故障信息。西门子PLC是一种专门为工业生产自动化控制而设计的控制装置，具有比通用计算机控制更加简单的编程语言，相关硬件设备也更加可靠。在程序编程中，采用精简化的编程语言可显著降低编程时发生错误的概率。

1.2 操作方便

西门子PLC的编程比较简单，而且操作方便，维修起来也比较容易。在操作时主要包括两方面内容，一是程序输入操作，二是程序更改操作。可清楚显示输入参数，更改程序的操作，还可直接按照所需的地址编号快速查找，再进行更改。

1.3 应用灵活

西门子PLC运行程序可用的编程语言比较多，如图形图、布尔助记符、功能表图、功能模块等，都可以作为西门子PLC常用的编程语言。编程方法的多样化，使西门子PLC应用面具有良好的拓展性，而且操作比较灵活，无论是运行过程监视还是控制变量都非常容易。

2 液压送料机控制系统原理和控制要点

2.1 控制原理

液压送料机控制系统如图1所示。

图1 液压送料机控制系统图

图1中的DT1～DT4表示电磁铁，ST3～ST5表示的是限位开关，ST1和ST2表示用于控制整个系统的非自动化复位式型材开关，在安装时需要安装在工字钢旁边，在运行时通过送料小车进行拨动。ST3和ST4表示按钮式行车开关，主要安装在夹紧缸夹紧点和松开点，而ST5和ST6则需要分开安装，其中ST5需要安装在提升缸的上顶点，而ST6则需要安装在提升缸的下底点。M1表示输送电机，M2表示液压泵电机。

液压送料机控制系统运行过程：夹紧→提升→中心位置→下降→放松→返回。小车在后退过程中，先和ST1接触，促使DT1得电，机械手夹紧并和ST3接触，促使KA1得电，而DT1失电，夹紧停止。同时DT3得电，机械手提升到位，和ST5接触，DT3失电，完成提升过程，此后液压自动锁紧。锁紧完成之后，小车已经行驶到ST1的位置，和ST1接触，ST1复位后，小车继续行驶[1]。当接触到ST2之后，DT4得电，机械手会自动下降到ST6的位置，并使DT4失电，下降停止，但同时DT2会得电，使机械手放松，接触到ST4后，DT2失电，小车连续后退，触动ST2，使其复位，小车继续后退，直到触动ST1，再继续上述步骤，形成循环往复的运动。

2.2 控制要求

在液压送料机控制系统运行过程中，机械手需要完成夹紧、提升、中心位置、下降、放松、返回六个动作，可成顺序控制问题。通过西门子PLC可实现自动循环控制，需要在每个动作位置合理布设位移传感器检测各动作是否到位，然后按照提前设定好的程序确定从此动作转移到下一个动作的条件。根据机械手的特性，至少需要3个液压缸来完成这6个动作，以保证控制效果。

3 西门子PLC在液压送料机控制系统中的应用

3.1 数字量输入输出

图2 西门子PLC在液压送料机控制系统中的应用简图

西门子PLC在液压送料机控制系统中的应用如图2所示。图2中液压送料机控制系统中的PC终端设备或PG终端设备可通过相应的适配器，将控制程序下载到CPU模块的存储器中，需要用到大量数字量进行输入、输出操作。输入信号经过PLC处理后，就可以得到相应的数字量输出信号，用于驱动各元件及结构。在具体应用中，为保证运行的稳定性和可靠性，无论是输入模块还是输出模块，都必须选择24V直流电源[2]。例如，输入电路开关处于闭合状态时，就可以为系统中的输入模块连续不断地输送信号，液压送料机的位置为1时，通过CPU的程序处理之后，就能得到相应的输出信号，如果输入信号为1，则输出回路处于通电状态，接触器通电后就可以优先控制外部设备电磁铁的运行情况。

3.2 西门子PLC选型

西门子公司是PLC系统生产大户，经过多年的发展，西门子公司设计研究出了很多PLC系统。其中在液压送料机控制系统中应用效果最好的PLC是西门子S7-300型PLC系统，与其他PLC系统相比，此系统采用了比较先进的模块式结构，常用的模块包括CPU模块、I/O模块、接口模块、电源模块等。其中CPU模块在运行中需要综合考虑存储容量、系统运行速度、计时器、计数器的数量等各项指标。同时也要明确需要控制的对象和相关要求，以满足液压送料机控制系统持续、稳定的运行需求[3]。可选择CPU314模块。而电源模块的主要作用是为CPU模块、接口模块等提供必要的电力支持。因此，电源模块所提供的电流必须满足CPU模块、接口模块持续运行对电力的需求，可选择PS307电源模块，其工作的额定电流为5A。I/O模块在选择及应用中，需要结合液压送料机控制系统的具体控制对象合理选择，同时还要预留充足的余量，因此可选择不小于16点的数字量输入模块和输出模块，运行电压不低于24V，每个模块之间通过背板总线传递相关数据。另外，还需要将各个模块都安装在底板上，西门子S7-300PLC系统上每块底板上最多只能安装8块I/O模块，如果在实际运行中，超过8块I/O模块，需要进行适当扩展处理，扩展完成后，可通过接口模块IM360和IM361进行相互连接，以保证通信的时效性和有效性。

3.3 程序编程方法

西门子S7-300PLC是液压送料机控制系统，在编程中可采用STEP7编程方法，也就是常用的结构化编程法，此编程方法可将自动化任务分解为能够充分反映某种过程工艺、功能或可自动恢复使用的任务块，还可将所有的开展程序都编写到OB1中[4]，在应用时通过调用就能完成自动化控制，具体编程流程如图3所示。

从图3中可以看出，PLC程序流程主要涉及数据处理、脉冲输出等相关步骤。例如，通过设定脉冲数，可控制设定的长度，也可在触摸屏上直接设定，PLC可根据设定好的长度计算出相应的脉冲数，并及时发送给伺服驱动器，脉冲数的计算公式如下：

式中：P为脉冲数；L为系统运行所需的设定长度；Ps为标准脉冲数，也就是电子齿轮比为1时，每输送1m长的料所发出脉冲数；Ls为标准长度，通常为1m；Ge为电子齿轮比的具体数值[5]。

图3 具体编程流程图

通过开展脉冲频率，也可以开展送料的速度。在液压送料机控制系统运行中，送料的速度可直接在屏幕上进行设定，设定值通常为百分数，送料速度的最大速度乘以百分数。

与线性化编程方法相比，结构化编程具有持续性好、程序比较简单、可实现标准化编程，降低充分劳动等优势。在进行子程序调用中，可直接调用各种逻辑模块，例如OB模块、FB模块、FC模块、SFB模块、SFC模块等都可以直接调用。但在具体调用中需要先指定一个背景数据块IDB，使用完成之后再自动关闭。各种逻辑模块实现嵌套调用，但嵌套调用的层数和CPU的型号息息相关，具体的调用分层结构如4所示。

图4 调用分层结构图

4 结束语

综上所述，文章结合理论实践，分析了西门子PLC在液压送料机控制系统中的应用，结果表明，西门子PLC是一种比较先进，且自动化水平较高的控制系统，被广泛应用在各大领域。将西门子PLC应用到液压送料机控制系统中，可大幅度提升液压送料机控制系统运行的精度和稳定性，还能实现远程控制及“无人值班”或“少人值班”，是实现液压送料机控制系统运行自动化、智能化、科技化的基础。但在具体应用中，需要结合液压送料机控制系统的特性，选择与之相适的西门子PLC种类及相关参数，这样才能充分发挥出PLC系统的价值，使液压送料机控制系统持续、稳定、可靠运行，降低生产成本，获得更大的经济效益，最终实现稳健发展。