艾浩　任轶　姚亮　张晓丽

摘 要：本问所涉及的系统是基于PLC平台上完成电液比例阀的控制，实践表明其具有很好的柔性，响应速度快、硬件电路设计简单、精度高。同时采用PLC自带的PID控制算法，程序集成度高，运行速度快，便于实现快速控制，较好的满足了电液比例系统的控制要求。

关键词：PLC；电液比例；电气控制

随着现代科学技术与工业的发展，对液压传动系统的灵敏性、稳定性、可靠性和寿命提出了愈来愈高的要求。电液比例控制系统具有抗干扰能力强、可靠性高、结构紧凑、价格低、与计算机连接方便、控制灵活、低速平稳性能好等诸多优点，在液压系统中的应用具有重要意义。因此，将电液比例控制技术应用于液压传动系统中，不仅可以简化液压控制系统，还可以提高液压系统的控制水平，更好的满足工业要求。

一、电液比例控制系统的特点

电液比例控制系统是联系微电子技术和工程功率系统的接口。就其本质而言，乃是电子—液压—机械（E/H/M）放大转换系统，介于电液伺服系统与开关控制系统之间。从控制特性看，更接近于伺服系统，特别是使用伺服比例阀的系统；从抗污染性、可靠性和经济性看，更接近于开关系统。系统本身可以是开环的，也可以是闭环的。因此，比例控制系统的设计，与开关控制液压系统有所差别，但也不能完全按伺服系统进行，应根据具体要求有所侧重。

下面从工程应用的角度，来看一看电液比例控制系统的特点。简化液压系统，实现复杂程控；便于实现远距离控制或遥控；利用反馈提高控制精度或实现特定的控制目标；自动化程度高，容易实现编程控制；系统的节能效果好。

二、电液比例控制系统的发展现状

随着电液比例组件、电子和计算机的发展，电液比例控制的应用将改变传统的液压传动控制方式。但国内在电液比例控制上与国外发达国家相比还有一定的差距，特别是电液比例组件方面。目前，国产比例阀和比例泵基本上还处于空白或起步阶段，国内电液比例控制的液压机产出量还不足5%，且大多数处于低级或单一的控制阶段。随着国内市场对高性能液压机需求的不断扩大，低端市场不断缩小，估计在五年内，电液比例控制高性能的液压机的产出数量将占到总产量的40%以上。 电液比例控制技术是一门起步较晚，但发展极为迅速、应用已相当广泛的机电液一体化综合技术。今天，电液比例控制技术以其一系列优点在工业中应用已经相当普遍，在新系统设计和旧设备改造中正成为用户的重要选择方案，对提高企业的技术专装备水平和设备的自动化程度，发挥了极为重要的作用。电液比例控制技术一个发展趋势是与电液伺服技术的密切结合，产生所谓的电液比例伺服技术。

三、电气控制系统实现

（一）系统主电路

因电机容量较大，考虑不应在启动时造成电网电压的降落而对周围设备产生影响，采用Y-△启动方式，这样系统启动时的电流仅为全压启动的1/3，电网电压波动不大，从Y接向△接的切换时间由PLC内部的定时器确定，时间可设为8s。

（二）系统控制电路

根据控制对象I/0情况及控制要求，系统选用OMRON CPlH-XA40DT-D型PLC。该机为带内置模拟输Ⅳ输出端子型，内置通用输Ⅳ输出40点，其中输入24点，晶体管（漏型）输出16点，DC电源。CPU单元内置模拟4点电压/电流输入、模拟2点电压/电流输出，分辨率1/6000、1/12000可选。输Ⅳ输出分别可选择：0V-5V、lV-5V、0V-10V、-10V-IOV、0mA-20mA、4mA-20mA等6种方式。通过扩展CPMIA系列的I/O扩展单元，可达到最大320点的输Ⅳ输出。通过安装选件板，可进行RS-232通信或RS-422/485通信（门、条形码阅读器、变频器等的连接用），通过扩展CJ系列高功能单元，可扩展向高位或低位的通信功能等。本机较好地满足了电液比例控制的要求，并留有了足够的I/O点余量，便于今后的扩展。I/O地址分配根据对系统输入、输出的分析，结合CPIH-XA40DT-D型PLC的元件内部地址定义，VO地址分配见附表。为便于今后功能的扩展，备用了3个输入点、2个输出点。

（三）外围接线图

CPlH-XAd0DT-D型PLC需DC24V电源供电，输入端子只有1个COM，采用共点式连接方式。位移传感器传送来的模拟信号进入内部的200CH中供程序调用。输出端子占用了两个通道，除控制三通比例阀的1个模拟量输出外，其余输出点皆控制直流小型继电器。因小型继电器为直流感性负载，断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，在其旁边并接了续流二极管加以保护。续流二极管选用IN5819，其参数为最大峰值反向电压40V、最大反向有效值电压28V、最大直流阻断电压40V、最大正向平均整流电流lA、最大正向压降0.6V（IA）。

（四）控制程序设计

通过控制面板的转换开关SA，电气控制系统可实现手动/自动复位控制。为了实现液压缸位置的准确控制，程序采用了PID算法。PLC上电后先控制油泵电机启动，然后由用户设定位置控制参数，PID参数通过实验研究整定好后进行设定，使用PLC程序库中自带的PID控制模块进行运算，结果经由210CH输出，再通过模拟量输出位驱动比例阀工作，使液压缸按要求运行。现场位移传感器采集液压缸位置实现闭环控制。

四、结束语

综上所述，系统输入有位移传感器信号、位置控制启动信号、液压缸手动复位信号、油泵启动与停止信号、电机过载信号、电接点压力表信号、系统复位信号等，共计模拟量1个、开关量7个。控制对象有油泵电机、三通比例阀、溢流阀、电控单向阀及显示用指示灯。其中三通比例阀需要模拟量驱动，输入电流为4mA-20mA；显示信号有油泵启/停显示、位置控制显示等。

参考文献：

[1]刘映杰.嵌入式系统的现状及发展前景[J].信息技术，2014.

[2]李海军.可编程控制器实验箱的研制[J].内蒙古农业大学学报，2015.