基于 PLC 控制的液压传动系统设计方法分析
（南昌职业大学工程技术学院，江西 南昌 安义 330500）
摘 要：液压传动系统在现代工业自动化生产中应用非常广泛，它改变了人们的生产方式，提高了生产效率。其特点是控制精度高、力度大、容易实现过载保护、工作安全可靠。与电气控制配合使用，可以实现复杂控制及远程控制。本文以压力控制回路为例，将液压传动、电气控制、PLC 有效结合起来，实现其控制过程，达到控制要求。
关键词：液压传动、电气控制、压力控制、PLC引言
压力控制是工农业生产生活中一种非常常见的力学现象，其控制速度的大小、控制力度的大小、控制的精确度与产品的质量十分相关。
例如：工业机器人手臂末端执行器夹具对工件进行抓起或放置；在工作台上，切割铁棒或铝棒时，夹具对其进行固定；产品在传送带上传输，当遇到 90 度拐角时，需要机械手臂将其从 X 轴方向推向 Y 轴方向。
夹具的夹紧力、机械手臂的推力，对工件表面或产品表面来说，都属于一种压力。这种力过大，会把工件夹坏或把产品推坏，过小又夹不紧或推不动。而液压传动系统能有效解决这些问题，通过不同液压阀的配置，与电气控制和 PLC 控制相结合，可精确控制液压缸活塞杆的运动速度、推力大小和伸缩量等相关参数。
1.液压传动系统
液压传动系统由液压元件（油泵）、液压控制元件（各种液压阀）、液压执行元件（液压缸和液压马达）、液压辅件（管道和蓄能器等）和液压油组成
[1] 。液压油泵把机械能转换成液体的压力能，液压控制阀和液压辅件控制液压油的压力、流量和流动方向，将液压油泵输出的压力能传给执行元件，执行元件将液体压力能转换为机械能，以完成要求的动作
[2] 。
2.设计压力控制回路
压力控制回路如图 1 所示，工作过程分析：当左侧电磁阀 1YA 通电时，电磁力使阀芯向右移动，换向阀左位工作，进油口 P、A 相通，回油口 T、B 相通。压力油经单向节流阀进入液压缸左腔，液压缸右腔回油。调节节流阀的开度，可控制活塞的运动速度，使它慢速右移，当活塞杆伸长到指定位置时，油的压力升高，当油压达到压力继电器设定的压力值时，它的常开触点闭合，电路接通并发出电信号，使右侧电磁阀 2YA 通电，左侧电磁阀 1YA 断电，电磁力使阀芯向左移动，换向阀右位工作，进油口 P、B 相通，回油口 T、A 相通。压力油进入液压缸右腔，液压缸左腔回油，此时，单向节流阀失去节流的作用，活塞杆快速缩回。___________________
3.设计电气控制线路
根据压力控制回路的控制要求，设计相应的电气控制线路图如图 2所示。
工作过程分析：按下启动按钮 SB2，中间继电器 KA1 线圈通电，其常开触点闭合并自锁，此时换向阀左侧电磁阀 1YA 通电并产生电磁力
[4] 。当压力继电器 BPS 的感应部分承受的压力达到设定值时，其常开触点闭合，同时中间继电器 KA2 线圈通电，其常闭触点断开，常开触点闭合，此时中间继电器 KA1 线圈失电，常开触点恢复常态，导致换向阀左侧电磁阀 1YA 失电，电磁力消失，换向阀右侧电磁阀 2YA 通电并产生电磁力。
4.合理分配输入输出 I/O 点
根据控制要求，可编程控制器 PLC 采用西门子 S7-200 即可[3] ，由
电气控制线路图，合理分配 PLC 的输入输出点，如表 1 所示表 1
名称 代号 输入点 输出点
停止按钮 SB1 I0.0
启动按钮 SB2 I0.1
压力继电器 BPS I0.2
中间继电器 1 KA1 Q0.0
中间继电器 2 KA2 Q0.1
电磁阀 1 1YA Q0.2
电磁阀 2 2YA Q0.3
5.设计梯形图
6.根据电气控制线路图及 I/O 点分配表，设计相应的梯形图如图 3所示。
6.编写程序代码
根据梯形图，可写出对应的程序代码
1 LD I0.1 9 OUT Q0.1
2 O Q0.0 10 LD Q0.0
3 AN I0.0 11 AN I0.0
4 AN I0.1 12 OUT Q0.2
5 OUT Q0.0 13 LD Q0.1
6 LD I0.2 14 AN I0.0
7 O Q0.1 15 OUT Q0.3
8 AN I0.0
图 3
7.结束语
在上位机 PC 机中，用户编写好程序，并将程序下载到下位机(PLC)中[5]，PLC 根据程序实现电磁换向阀换向，从而控制液压缸中进油和回油的方向，进一步控制活塞杆的伸出和缩回动作。这种设计方法可使操作人员操作轻松，更容易实现压力控制回路对压力的控制。
参考文献：
[1]余金伟，料友军，液压传动与气动技术[M]北京：北京邮电大学出版社。2012
[2]刘建明，液压与气压传动[M]。北京：机械工业出版社，2014[3]黄灿英、万彬，电气控制与 PLC 控制应用[M]。重庆：重庆大学出版社，2016
[4]廖常初，S7-1200PLC 编程及应用[M]3 版。北京：机械工业出版社，2017
[5]沈治，PLC 编程与应用[M]。北京：高等教育出版社，2019作者简介：
张小平（1979-），籍贯：江西抚州，南昌职业大学 讲师。
邓平（1964-），籍贯：江西南昌，南昌职业大学 副高。
