数控技术
基于PLC的液压实验台挖掘机模型
姚广芹陈志华
(青岛理工大学琴岛学院山东青岛266106)
与度用
摘要：针对实验室CQJDY-M/A2机电液气一体化实验台的挖土机模型进行硬件电路设计,端写PLC控制程序,控制挖掘机模型的主肾升降、挖斗等运动，完成必要的保护并利用组态软件与上位机通信，具有很好的教学示范效果。
关键调:PLC挖掘机教季模型
中图分类号TP273
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)10-0008-0)
PLC技术是当前高校开设的一门重要学科.其项目应用是机电的综合设计，包含很多相关学科知识。本系统就是通过对PLC实现液压试验台挖据机教学的模拟控制，完成控制必要的保护环节，
搭建一个直观、真实的综合性的实验平台，为教学提供方便。 1液压实验台简介
COJDY-M/A2机电波气一体化实验台以控报机构为载体，可综合应用软件编程、电气设计、PLC控制、运动控制、逻辑控制、电机驱动等开展机电液气综合的一系列实验。实验台配备透明有机玻璃阀、缸、透明油路等可视化液压组件，各个组件均随意安装与接插，有极大的自由发挥空间，供创新性的设计，还配备各种电气原件，像压力继电器、行程开关、接近开关、时间继电器与接插件，可以组合电器控制的液压系统，实现液压回路的自动化控制，和组态软件的开发。
本次设计主要使用设备有压力继电器、行程开关，接近开关、电
感式接近开关、异步电动机。 2系统的硬件设计
2.1系统图
控制系统采用触摸屏与PLC相配合，使对被控对象的操作控制，运行信息通过对触摸屏编程予以实现，系统结构框图如图1所示。
2.21/O分配
系统采用S7-200PLC为核心，通过控制两个三位四通换向阀
可以控制挖掘机斗杆油缸和铲斗油缸，实现挖掘和卸料的操作，行程开关用于检测挖掘机挖据揭肾的位置。压力继电器与挖揭机的油缸相连，用于检测油缸压力，并将实时数据输入PLC。测速传感器将发动机转速的实时数据反馈给PLC并通过PPI通讯将实时的数据输出到触模屏，方便查看挖掘机的工作状态。通过行程开关，压力继电器，测速传感器的配合，可以提供挖掘机的过载保护。
1/0分配如表1.表2所示。 3系统的软件设计
3.1PLC软件设计
系统软件设计了完整的机械挖掘动作，挖掘动作包括铲斗的下挖和卸料，斗杆的伸缩。包括手动控制、自动控制部分，第三部分是通信控制部分。程序全程都配备了完整的保护机制，其中包括控制部分的互锁保护，液压缸的过压保护，发动机的过载保护
控制过程：(1)判断自动或手动模式。(2)诺自动模式，判断下步的动作，从某一动作开始执行往复循环动作。循环动作的设计为：斗杆伸、铲斗料、斗杆收、铲斗挖料。(3)软件保护。本系统针对系统的安全方面设计了很多软件保护措施，以减少机器损耗，规避因误操作造成的损失。a)自动模式超时保护，挖据机的自动模式虽然带来了便利，同时也可能因无人监管面带来事故。所以设置此保护，当超过一定时间没有人操作机器时，挖掘机就会自动待机。b)发动机故障，当发动机(三相异步电动机转速过低或者无转速输出时，PLC 有控制输出，但由于无泵压输出，挖掘臂不会动作，此时电气回路仍
然供电，造成不必要的能耗和机械损耗。可通过
自动模式 4
操作面板
4
压力维电器
行程开关
接近开关
个
PLC(SIEMENS S7 200)
电磁换向阀
触摸屏
图1系统结构框图
表1PLC输入口分配表
输入地址 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6
输出地址 Q0.0 Q0.1
定义
接近开关压力维电器压力维电器停止按钮手动模式自动模式
斗杆下行程开关
输入地址
10.7 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5
判断当前动作
PLC中的算法，计数器记录电机的转动次数，配合定时器计算电机的转速。将转速的值存储，当电机异常低于某值时，或电机未启动时，通过中间继电器将没有作用的输出关闭。
3.2组态设计
本设计采用触摸模屏作为上位机，使用MCGS 嵌人式组态软件3,通过RS485申口与PLC通信，
国杆他严斗料斗杆收斗控料通过MCGS控制界面，监测并控制挖据机的工作
过程。
图2自动控制示意图
4结语
本系统主要通过PLC对液压试验台挖掘机模型实现自动，手动
定义
斗下行程开关斗杆伸手动按钮斗杆收手动按钮铲斗卸料手动按钮铲斗挖料手动按钮斗杆上行程开关铲斗上行程开关
表2PLC输出口分配表
定义
斗杆伸输出斗杆收输出
输出地址 Q0.2 Q0.3
定义
铲斗卸料输出铲斗挖料输出
控制，同时发动机的实时转速检测，压力继电器以及行程开关为 PLC的智能控制提供依据，同时利用PLC的软件算法，对系统设置各种保护功能。对PLC机电一体化的综合设计起到很好教学示范作
用，同时实验台各部件灵活，易于重新组装开发。参考文献
[1]王永华编.现代电气控制及PLC应用技术[M].第2版.北京：北京航空就天大学出版社.2008，
[2]顾波,郭西进.液压挖据机智能控制系统的构想[J].控制技术， 2007.07.P47P50
[3]李方园编.人机界面设计与应用[M].第1版.化学工业出版社， 2008.
作者简介：姚广芹(1982-),女，本科,职称：讲师,主要研究方向：控制工程。