利用PLC实现液压系统油箱油温控制

万 勇，熊启发，潘德华

(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430064）

利用PLC实现液压系统油箱油温控制

万 勇，熊启发，潘德华

(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430064）

利用可编程控制器实现液压系统油箱油温信号的采集、编程及控制，并对不同类型的温度传感器输入信号所采用的编程方式及软件流程进行讨论，实现了油箱温度的控制、报警及整个液压系统管路及阀件的保护功能。

可编程控制器;传感器;液压系统

0 引言

PLC(可编程控制器）是由继电控制电路引进微处理器技术后发展而来的，可方便可靠地用于开关量的控制。

随着PLC技术的发展，越来越多的设备使用PLC控制器，如中央空调中的恒温恒湿机、冷水机、液压系统中的油温、油位及管路中油的流量控制等。在这些设备的应用中，使用了大量的模拟量输入信号来达到温度控制。由于模拟量可以转换成数字量，数字量实质也就是开关量，PLC可以非常方便及可靠地处理经换算转换后的模拟量。

在液压系统中，油箱的温度信号为模拟量信号，根据温度传感器类型的不同，对模拟量输入模块采集的信号进行不同处理，然后按照控制要求进行编程，满足液压系统对油温的使用要求。

1 系统组成

液压系统由液压泵、蓄能器、油箱、电磁阀及连接各装置的管路等组成;控制系统是由PLC控制电路中各个电气部件、油箱油温传感器、液压部件中各个开关量信号及电磁阀等组成，如图1所示。

图1 液压及控制系统的组成Fig.1 System of hydraulic pressure

根据控制系统的实际情况，可编程控制器选用1台西门子公司生产的S7－200系列可编程控制器S7－226，S7－200可编程控制器是一款成熟控制产品，工作可靠，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2 A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。数字量输入输出选用5个数字量输入输出模块，模拟量输入选用1块EM 231模拟量输入模块。

控制系统的连接简图如图2所示。

图2 控制系统连接图Fig.2 Link graph of control system

2 模拟量控制要求

在液压系统中，为了保证整个系统安全可靠地运行，对液压油箱中油温提出如下控制要求:当液压系统油箱油温高于40℃时，系统中要求管路上的冷却电液球阀自动开启，冷却器投入工作，对液压油进行冷却;当油温降低到20℃时，冷却电液球阀自动关闭，冷却器退出工作;如果油温达到报警值55℃时，需发出高油温报警信号;当油温达到70℃时，仍发出高油温报警信号，同时，控制系统根据要求停泵卸荷，保护液压系统。

3 模拟量的处理

3.1 直接比较法

测量油箱油温的传感器选用Pt100铂电阻温度传感器，接线采用四线制。当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差。四线制用2条附加测试线提供恒定电流，另2条测试线测量未知电阻的电压降，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，通过计算得出电阻值。

查阅Pt100电阻温度对照表，当温度为40℃时，对应的电阻值为115.54Ω，此时要求对液压油进行冷却，启动冷却电液球阀，利用冷却器进行冷却;当液压油温降到20℃时，对应电阻值为107.79Ω，此时液压油不需要冷却了，自动关闭冷却电液球阀，冷却器退出工作;但如果油温在40℃且冷却器已投入工作的情况下，液压油温度继续升高，当温度为55℃时，对应的电阻值为121.32Ω，要求作出高油温报警;如果油温达到70℃时，对应的电阻值为127.08Ω，此时不仅进行高油温报警，还要求停机卸荷，保护液压系统。

温度控制子程序框图如图3所示。

3.2 比例换算法

图3 温度控制子程序框图Fig.3 Temperature control program

选用的温度传感器输出信号为标准的输出信号，因为 A/D(数/模）、D/A(模/数）转换关系，S7－200内部用数值表示外部的模拟量信号，二者之间有一定的数学关系。这个关系是模拟量/数值量的换算关系，例如，使用1个0～20 mA的模拟量信号输入，在S7－200内部，0～20 mA对应于数值范围0～32 000;对于4～20 mA的信号，对应的内部数值为6 400～32 000，显然二者之间存在比例换算关系。

上面谈到的是0～20 mA或4～20 mA之间换算关系，但模拟量转换的目的不是在S7－200中得到1个0～32 000之类的数值。对于编程到具体的物理量数值，对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。

比例换算公式为

其中:Ov为换算结果;Iv为换算对象;Osl为换算结果的低限;Ish为换算对象的高限;Isl为换算对象的低限。

通过上述公式换算得出几个温度点相对应的数值及百分比，利用在直接比较法中的程序框图和控制关系，可以控制液压油箱的油温。

4 结语

以可编程控制器为核心的液压系统控制电路，在处理模拟量信号时非常方便。可以先建立子程序，然后把它定义为库指令，在处理其他类似模拟量时可以随时调用该指令，使程序的编制过程简单，同时增强程序的可读性。

［1］齐蓉.新一代可编程计算机控制器技术［M］.西安:西北工业大学出版社.

［2］黄明琪，等.可编程控制器［M］.重庆:重庆大学出版社.

［3］SIMATIC s7－200可编程序控制器系统手册［M］.西门子公司.

［4］STEP 7－Miert/WIN 32 V3.1 sPl编程帮助手册［M］.西门子自动化设备公司.

Make use of PLC to carry out fuel tank temperature control in the system of hydraulic pressure

WAN Yong，XIONG Qi-fa，PAN De-hua
(Wuhan Second Ship Design and Research Institute，Wuhan 430064，China）

Wemaymake use of the programmable logic controller to carry out fuel tank temperature signal collect，programme and control in the system of hydraulic pressure.We contrapose multifarious temperature sensor to debate the programmemode and software process of the control system，carry out the control of fuel tank temperature，alarm and the protective function of tube and valve.

programmable logic controller;sensor;the system of hydraulic pressure

TP271+.31

A

1672－7649(2013）02－0115－02

10.3404/j.issn.1672－7649.2013.02.027

2011－06－23

万勇(1976－），男，主要从事电力系统、船舶电气及自动化专业研究。