PLC控制的剪式液压举升机设计

方振同 梁长飞

（河南省信阳市档案局，河南 信阳 464000）

剪式举升机安装比较方便、不占空间，适用于大多数轿车的维修和保养，经济实惠又较为精密。为了改善它的操控功能，通过使用可编程控制器（PLC）编程，在完成原有的普通上下举升同时，实现快捷键操控到达常用指定高度，使得操作简单便捷。PLC 具有工作可靠、抗干扰能力强、环境适应性好、应用灵活等特点，是现代工业控制的标准设备，将其用于剪式举升机的控制具有一定的实用性[1-2]。

1 剪式举升机液压回路设计

剪式举升机的液压回路主要包括两个部分，升降回路和机械锁回路[3]，如图2所示。升降回路有左右两个完全相同的回路组成，选其中之一表述。此回路由三位四通阀5、单向阀6、分流集流阀7 和液压缸8 组成。上升过程，当三位四通阀5 的2YA得电时，液压油流程：换向阀5→单向阀6→分流集流阀7→单向阀→液压缸8。下降过程，当3YA 得电时，液压油流程：液压缸8 上端→换向阀5→油缸。

机械锁回路由左右油缸4 和两位三通电磁阀3组成。当电磁阀1YA 得电时，两位三通电磁阀3 左位工作，压力油进入液压缸4 下腔，驱动活塞向上移动，机械锁闭合，举升臂被锁住。此时可以进行作业。当1YA 失电时，两位三通阀处于右位工作，油缸下腔与油箱直接相通，腔内油压为零，油缸活塞在缸内弹簧作用下收回，将机械锁打开，此时举升机可进行上升或下降。液压元件动作表见表1。

液压升降回路使用了分流集流阀7，可以实现控制回路的同步，这种方式精度较高，对环境适应性强。还使用了单向阀6，具有升降回路自锁能力，增强举升机安全性[4]。

表1 液压元件动作表

图1 剪式举升机液压回路

2 PLC 控制电路

根据大中型轿车参数，设计剪式举升机结构，自身高度为0.35m，最大举升高度为2m，液压缸上端装有极限位置的限位开关和最低位的行程开关，液压缸两侧设有齿形锁止结构[5]。剪式举升机PLC控制电路除了拥有上升下降和锁止这些基本功能，还要设计自动到达指定高度和回位的快捷按钮。控制界面包括电动机起动开关、上升和下降按钮、锁止按钮、回位按钮和指定高度的快捷按钮，这里根据轿车维修保养等常用高度暂定为0.7m、1.6m、1.7m 和1.8m。PLC 继电器分配表如表2所示，详述了输入、输出点的元件和功能[6]。PLC 控制电路如图2所示，其中SB4—SB7 的控制电路原理相同，SB5— SB7 的部分做了省略。

图2 PLC 控制电路图

表2 PLC 继电器分配表

PLC控制电路的功能要求主要包括以下几个内容。

1）上升。按电动机开关按钮SB1，X0 触点闭合，电动机立即起动，机械锁此时为打开状态。按上升按钮X1，2YA 得电，液压上升回路流通，平台会立即上升，松开上升按钮X1，该机将立即停止上升。到达最大高度，限位开关ST1 动作，触点X11触发，2YA 失电，上升回路关闭，举升机停止上升。当按下0.7m 按钮SB4 时，触点X4 闭合，上升回路流通，举升机会从最低点自动上升，10.6s 后到达0.7m 高度并停止，接着机械锁自动锁止。与0.7m按钮工作原理一样，1.6m（X5）、1.7m（X6）和1.8m（X7）按钮实现相同的功能，使举升机举升到达不同的高度。

2）下降。机械锁处于打开状态，按下降按钮SB2，X2 触点闭合，3YA 得电，液压下降回路流通，举升机下降，松开下降按钮X2，举升机停止下降。起动回位按钮X8，机械锁打开，2s 后举升机自动下降，到最低点时触发行程开关ST2（X12），下降回路关闭，举升机停止下降，一分钟后电动机M0 自动关闭。

3）锁止。按锁止按钮SB3，触点X3 闭合，1YA得电，液压锁止回路打开，机械锁闭合，指示灯亮，举升机锁止不动。再按SB3 按钮，机械锁打开，指示灯灭。

3 PLC 控制电路GX Developer 编程

根据举升机的功能要求和液压回路对应的动作，基于GX Developer 软件完成PLC 控制电路设计和编程。所编的程序如图3所示，PLC 控制电路接线图如图4所示。

图3 电气系统GX Developer 编程图

图4 PLC 控制电路接线图

GX Developer 是三菱公司开发的用于三菱各系列可编程控制器的编程软件，也是一个功能全面的通用性编程软件。使用此软件可以完成PLC 控制电路的编写和仿真，验证程序的可行性。还可以对程序进行相应的在线调试，改善程序的控制性能。在程序的仿真测试中，通过对软元件X1 等的强制ON或强制OFF，如图5所示。

可以实现各按钮动合与点动等。按照所设计的PLC 控制电路功能，逐一仿真测试。通过触点X0— X3 的动合可以测试剪式举升机的电动机的开关、上升、下降和锁止的点动控制。通过触点X4—X7 动合可以测试快捷上升到指定高度的自动控制。使用触点X8 动合可以测试举升机快捷回到最低位的自 动控制。根据控制要求完成了测试和改善工作，图3所示程序中各个起动按钮均能完成其所设定的功能。

图5 软元件测试控制图

4 结论

本文设计了剪式举升机的液压回路和PLC 控制电路，并使用三菱GX Developer 软件完成了PLC控制电路的编程。液压升降回路使用了分流集流阀，较好的实现了两举升回路的同步性。根据提出的剪氏举升机的功能要求进行PLC 控制电路设计，运用GX Developer 软件编程，验证了PLC 控制电路的可 行性。所设计的举升机具有较好的便捷性和实用性，为剪式举升机的开发奠定了理论基础。

[1] 郑鹏鑫.JFJ-25 剪式气液举升机的设计[J].机床与液压,2007,35(3): 118-119.

[2] 白成志.剪式轿车举升机的设计[J].机械工程师,2002(10): 50-51.

[3] 高安邦,智淑亚,徐建俊.新编机床电气与PLC 控制技术[M].北京: 机械工业出版社,2008: 160-223.

[4] 李宝顺.液压举升机同步器的结构设计[J].液压与气动,2005(4): 12-13.

[5] 钟裕荣,庄清溪,张弋于,等.YFJ-50 移动式气液举升机的研制[J].机电工程技术,2004,33(8): 116-117,122.

[6] 吴定才.QJY230 型举升机的使用与维护[J].汽车维修,2005(9): 52-53.