对Simotion C240的数控液压千斤顶同步控制系统

郭峰 王伟华 赵远鹏 李磊

摘 要：创建一套以SIMOTION C240为基础的数控液压千斤顶同步控制系统。在对其应用原理进行分析的过程中，针对多级油缸开展闭环控制系统的软、硬件设计，然后对该系统的同步控制措施展开深入性的探析。

关键词：SIMONTION C240；数控液压千斤顶；多级油缸；同步控制措施

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0077-02

1 引言

由于航空领域及其产业的快速发展，有不少类型的机械设备在军工领域、民用行业得到广泛应用。对于其地面维修设备来说，在需求方面也在持续提升。所以，在开展设备检修时，往往需要借助于千斤顶把待维修设备稳妥地、高效地升起，使其可以在维修的过程中延续较长时间的锁紧。对于目前经常使用的千斤顶来说，一般是包括三个液压千斤顶装置，它们全部属于多级油缸结构，通过人工操纵的手段进行应用；在顶升的过程中，机身前后与两侧机翼存在倾斜角偏差，利用各个液压千斤顶手动动作的协调性来进行规避与减缓。这一操控手段进行系统单一、制造便捷、成本少，不过其在应用期间具有极强的稳定性、重复精度小，同时无法达到自动化操作的目的。

笔者针对干扰多液压执行件同步性能的要素，以三缸同步为原则，通过一套以SIMONTION运动控制系统为基础的闭环控制系统，且对三液压缸的运行状态展开全方位地监督，确保全部同步驱动系统可以实现最强同步性能的解决方案。

2 系统控制原理

对于这一闭环控制系统来说，则是利用液压泵站中比例换向阀芯的开度，对阀门内的油液量实施针对性地操控，并且也能够左右系统对千斤顶的输油量，进一步限制千斤顶的运行速率；另外，该系统利用西门子SIMONTION运动控制器，对不同千斤顶的运行位置进行操控，以此能够计算且研究不同千斤顶的调节速度，同时，调节比例换向阀能够对阀芯的开度进行控制，进一步影响不同千斤顶的运行速度，实现同步运行的目的。

（1）千斤顶上升期，该系统通过变频调速调节泵对千斤顶的转速进行控制，输泵站供应适量的油液，以此能够确保系统的顺利运行，规避流量的亏耗，同时利用压力填补阀控制比例换向阀进出油路的压力差，降低系统压力亏耗，进一步实现同步减少系统亏耗的目的。（2）千斤顶下落期，通过载荷压缩千斤顶，造成千斤顶出现回油问题，再借助比例换向阀对反向油路的流量进行控制。

以SIMOTION运动控制系统为例子，可以动态性地监控不同千斤顶的位置、压力、运行速度等，同时也可以对换向阀的启闭进行操控，进一步左右油路的变化方向，调节比例换向阀的比例放大器的输出电流，利用改变比例换向阀阀芯的开度进一步改变其流量的大小。

在选择位移传感器这一装置的时候，则是以拉线式绝对值位移编码器为特征，那么该装置的传感器精度极强，另外，该装置是由德国HAWE企业研制的DT1-250型压力传感器，能够对不同类型的千斤顶的压力进行测算，同时也可以换算出其出力值的变化。

3 系统硬件构成

对于数控千斤顶同步控制系统来说，则是以SIMOTIONS企业Simoticm C240运动控制器为核心，该系统包括控制回路、液压系统、主回路等。其中，主回路属于全部控制系统的主配电组成，能够对控制系统的所有组件例如电磁阀、液压系统电机等实施供配电的控制。而控制回路的组成包括：SIEMENS企业的Simoticm C240运动控制器、变频器MM440、手持操作触摸屏MP177DP、本地人机操作触摸屏MP377等。

在分析Simoticm C240的模块系统的时候，可以发现，其是以SIMATIC S7-300为型号，和S7-300 PLC具备类同的外观，能够通过SIMATIC S7-300系统模块对SIMOTION C实施扩展。人机界面能够利用集成的Profibus接口进行衔接，达到远程监控、动态诊断的目的。对于触摸屏MP377而言，能够更全面地呈现系统的动态变化，其在进行本地操作的过程中能够达到数据输入和手动控制的目的。对于C240控制器、三台变频器与触摸屏MP377之间的通信功能来说，则是借助于Profibus总线完成的。

4 系统软件设计

4.1 系统主要功能

系统通过西门子触摸屏来对其运动状态实施全方位地监控，每个千斤顶控制单元能够利用DP线缆实现对接。控制系统具备的功能有两个，即：

4.1.1 千斤顶动作功能

在通过千斤顶的运行模式中进行分析，其包括两大类，即：多顶同步动作、单一动作。千斤顶在单一运行模式设置的基础上，操作者能够通过触摸屏来调整相关数据，从而对其运行动作进行操控；基于多顶同步动作模式的作用下，操作者能够利用触摸屏对相关参数给予调整，确保多个定同步运行，且利用同步操控柜面板来对该系统的整个运行状态实施全方位地监控。

4.1.2 监测与报警

系统可以动态监测千斤顶所有过程的运行情况，在本地利用触摸屏、同步控制柜面板进行动态显示。假若发生故障，本地触摸屏、控制面板则会出现显示错误，且发生警鸣声，千斤顶也会即可停止运行。

4.2 Simotion控制程序设计

千斤顶的所有配件的动作操控则是交给SimotionC240控制器来实现的，其中，控制程序则是由Simotion专用软件SCOUT编写。其包括三种编程语言，即：LAD、MCC、ST。通过LAD与ST能够更直接地实现逻辑测算、逻辑控制等目的；不过，MCC主要是对驱动系统进行编程。该系统的原始化程序、背景程序是通过LAD语言进行编写的。每个轴动作子程序能够配置在各个MotionTask内，等候背景程序的设置；系统原始化程序置于StartupTask內能够对系统输电期间的自定义实施诊断。

5 同步控制措施

在進行系统调试的过程中，其范围是15-75mm/min，位移传感器分辨率下限是0.02mm，系统最低速度采集诊断周期是0.02*10*60=0.12s，设定系统扫描整顿周期是10ms，假如绝对借助于理论来测算虚拟轴，那么速度环追踪是不符合系统标准，不过基于系统多级缸在临界点能够出现压力骤变、速度突变等现象，那么绝对实际轴，必然会存在追踪失败问题。所以，系统拟定以实际轴为核心，增设动态虚拟轴的分段控制措施，在整个环节中全部千斤顶都对虚拟定实施位置变化追踪。

同步顶升操作原始运行，在全部千斤顶都处在一级伸出状态的过程中，系统设定位移离2级临界点的一个千斤顶赋值给虚拟轴，全部缸和虚拟轴的位置实施对比追踪，在某一缸处在变化临界范围内的话，那么其位置赋值给虚拟轴，并且给予锁定，在这一过程中无法进行更改与调整，其他千斤顶继续追踪，在该千斤顶伸出2级活塞杆运行的过程中，其锁定系统瘫痪，等候下一个项处在变化临界范围内，那么虚拟轴可以接收新赋值，截止到全部顶均利用变化临界范围来跨入2级活塞杆运行。

6 结语

本文运用的同步控制系统具备的特点是操作便捷、安全稳定、效率高、同步精度大。运行期间则全部调试完毕，且在某大型设备的常规检修环节进行广泛应用。通过实践证明能够看出，该系统可以实现全自动上升与下降功能，当运行速度设置是25mm/min时，在千斤顶实现级别伸出转切时，任何项之间的高度差均不会超过1mm，由此来看，其控制效果是非常不错的。

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