电液控综合试验台设计

摘 要 论述设计电液控综合试验台的目的和意义，并阐述试验台的组成及原理。该试验台分为电气系统和液压系统，其中电气系统包括操作显示部分和PLC+继电器部分。分别设计该试验台中组态软件部分，并阐述其作用和设计内容；PLC+继电器部分，并阐述其作用和设计内容；液压系统部分，并阐述其工作原理和设计内容。最后阐述通过该试验台所能做的实验。

关键词 电液控；试验台；组态软件；PLC+继电器；液压

中图分类号：TP315 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）04-0015-02

Abstract The purpose and significance of the design of the electro-

hydraulic and control test bench are expounded， and the composition and principle of the test bench are expounded. The test bench is di-vided into the electrical system， including operation display part and

PLC+relay part， and the hydraulic system. The configuration soft-

ware part， PLC+relay part， and the hydraulic system are designed，

and the working principle and the design contents are expounded. And at last， the experiment which can be done by this compre-hensive test bench are expounded.

Key words electro-hydraulic and control； test bench； configuration software； PLC+relay； hydraulic

1 引言

目前电液控系统应用广泛，有液压的地方基本都会有对应的电气控制系统，并且这样的系统在各行各业都有大量的应用。但是目前这样的试验台缺乏，现有的试验设备往往集成度高，试验单一，比如现有液压与气动实验室、PLC实验室等，很少有电气与液压集成的实验室；目前也有一些这样的试验设备，集成PLC与液压系统为一体，但是没有把PLC的上位机组态软件集成到一起。

基于此，设计电液控试验台。通过在此试验台上的试验学习，学生学会如何通过电气部分对液压部分进行控制，还能学会如何利用工控机，通过PLC上位机组态软件对电气及液压部分进行控制和数据采集。

2 总体设计

图1所示为电液控试验台总体设计框图，该试验台的主要组成部分有电气系统与液压系统，其中电气系统包括操作显示部分（工控机及组态部分）、PLC+继电器部分。该试验台的工作原理：工控机通过组态软件对PLC进行控制和数据采集，PLC接收工控机的控制信号，并把相应的数据利用组态软件传输到工控机并且显示；继电器接收PLC的控制信息，进而控制液压系统；液压系统按照接收到的信息进行动作，并把相应的数据传递到PLC。该试验台设计的内容有电气系统设计和液压系统设计。

3 电气系统设计

操作显示部分设计 操作显示部分通过组态软件在工控机上显示，主要是组态部分的设计。并且进行组态监控程序设计时，将监控界面中的组态变量與PLC程序中对应的变量寄存器进行连接，让它们一一对应，借助MCGS6.2组态软件的开发系统，设计出适合于电液控试验台的监控软件。主要有操作控制按钮设计（借助组态软件实现）、数据采集数显表设计以及保存历史数据的设计。通过组态软件界面可以对PLC进行控制，还可以把系统相应的量进行数据采集。

PLC+继电器部分设计 把PLC及继电器固定在试验台上，留出线路接口，并给予标注。设计的主要内容如下所示。

1）PLC部分设计。PLC是电气控制部分的核心，接收上位机组态软件控制信息，经过程序运行后再发送出去，进而控制继电器、液压系统等；数据采集部分主要通过EM231模块来实现，采集试验系统中的压力、流量、位置等数据，把采集到的数据进行处理后再发送到控制继电器、液压系统等，或通过组态软件显示到工控机界面上。

①PLC硬件设计。本实验台使用西门子CPU226 PLC和一个EM231模块，该部分主要是线路连接，根据不同的实验要求进行接线，主要包括PLC输入部分的接线和输出部分的接线。

②PLC程序设计。主程序是PLC程序主要部分，是各子程序入口，具有接收指令后，判断子程序是否需要被激活的作用。初始化程序对PLC中各个变量赋予初值，是试验系统能够遵照后续程序正常运行的前提条件。手动程序的作用是使系统能够接收操作指令，并对指令做出响应，完成指定动作。自动程序是通过运行可以让设计好的试验系统按照一定的步骤自动运行。模拟量转换程序是经压力变送器调制电压信号（0～5 V）进入EM 231CN模拟量扩展模块，然后经过程序转换显示出对应物理量数值。运算程序是PLC 程序中最为重要的程序段，包含系统工作过程中主要动作和主要运算过程，是整个程序的核心。

③I/O口分配。I/O接口分配，把输入输出信息与PLC的I/O口一一对应，进而进行控制操作及数据采集。根据不同的实验，可以进行不同的I/O口分配。

2）继电器部分设计。选用普通的继电器，根据实验要求，进行继电器的接线，如有延时，可选用时间继电器。

4 液压系统设计

借助普通液压试验台，试验台的组成有液压源（液压泵、过滤器、溢流阀及液压管线等组成）、控制阀（包括电磁换向阀、节流阀等）、液压缸及管线。通过液压试验台能做以下实验。

1）液压泵实验。了解液压泵的工作特性；通过实验增加对液压泵工作的感性认识，如液压泵工作时的振动、噪声，油压的脉动，油温的升高等；掌握测试液压泵工作性能的方法。

2）液压回路实验。液压回路是液压系统的重要组成部分，通过对液压回路的动作观察和动手操作，可加深对液压回路组成元件和液压回路工作原理的了解。液压回路实验如下所示：

①换向回路，了解利用电磁换向阀控制双杆液压缸运动、停止的原理；

②调速回路，了解利用节流阀或调速阀在液压系统中调节液压缸运动速度的原理；

③多缸顺序动作回路，了解由行程开关控制电磁换向阀的自动往复换向回路的基本原理。

通过该实验台可以做如上液压试验，接上对应的继电器及PLC线路等，根据实验要求，安装不同的液压控制元件，用液压管线组建液压回路，就可以进行不同的电液控综合实验。

5 结论

此试验台集成了液压及电气PLC部分、组态软件。通过此试验台，学生可做的实验有：

1）组态软件的使用，包括控制与数据采集部分，与PLC对应的接口连接；

2）PLC实验，包括硬线连接、程序设计及调试；

3）接口设计实验一，组态与PLC连接的接口设计实验；

4）继电器实验，包括继电器的选取、硬线连接；

5）接口设计实验二，PLC与继电器接口连接设计实验；

6）液压实验，包括液压元件的选取、液压回路的设计及调试；

7）电控综合实验一，通过按钮控制继电器实验；

8）电控综合实验二，通过按钮控制PLC，进而控制继电器实验；

9）电液控综合实验一，通过继电器控制液压系统实验；

10）电液控综合实验二，通过PLC控制液压系统实验。

通过该试验台的学习，学生更熟悉了继电器、PLC及液压部分；通过接口实验，学生更深入地理解了它们的连接关系；通过电液控综合实验，学生更深入地理解了电液一体化。通过这些实验，为学生學习电气液压一体化及机电一体化打好基础，为将来走上工作岗位打好基础。

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