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基于PLC的液压同步系统的程序设计方法

在液压系统中，经常要求系统能控制处理多个执行机构同步运行的问题。下面以笔者为

国内某热电厂所设计的由一台PLC和四个电液比例阀组成的系统为例，说明同步系统的组

成及程序设计方法。

一、系统组成

系统由PLC、电流比例阀、齿轮双齿条油缸及转动执行机构等部分组成。由PLC控制

四个电液比例阀分别驱动四个齿轮双齿条油缸，带动四个执行机构转动。控制要求规定：四

个执行机构转动时，其转动速度应同步，最终的转动位置角度应相同。

系统的PLC选用KoyoSZ-4型产品，其各种模块安装在机架内的不同槽位上，I/O点

的地址定义号由该模块所在的槽位决定，八槽机架所安装的模块类型及其地址定义号如图1

所示。

图1

系统的开关量输入模块选用8ND1型和16ND1型24VDC模块，它们的地址号为1010

~1077，共56点。主要用来连接按钮输入信号和接收绝对式旋转编码器发生的编码信号。

开关量输出模块选用8TR1型24VDC模块，它的地址号为~010~Q017，主要用来连接各种

指示灯。模拟量输出模块的型号为2DA2，该D/A模块提供2路-10V~—+10V的输出电压。

Z-CTIF为高速计数模块，该模块用于接收增量式旋转编码器发来的高速脉冲。

比例阀选用的是4WRZ16型先导式电液比例换向阀，其电源形式为直流24V，电磁铁

名义电流为800mA。由PLC输出的-10V~+10V电压控制功率放大器输出-800mA~+800m

A电流，输出电流的大小决定了电液比例阀阀口的开度。

系统选用KoyoTRD-NA360PW绝对式旋转编码器作为执行机构转动角度检测反馈元

件。当电液比例阀驱动齿轮双齿条油缸带动执行机构低速转动时，绝对式旋转编码器可将执

行机构的转动位置角度实时反馈给PLC。系统选用的增量式旋转编码器用于发出执行机构

转动方向和转动角度大小的指令。

二、程序设计方法

1、旋转编码器数据采集的编程方法

图2为绝对式旋转编码器和增量式旋转编码器数据采集的部分程序。通过绝对式旋转编

码器检测出的执行机构转动角度值分别存放在数据寄存器R2000~R3000中，程序中使用的

GRAY指令可以将格雷码转换为十进制角度值。由于采用了9位绝对式旋转编码器，因此

在进行十进制角度换算时需减去一个常数（K76）。SP1指令的作用是使PLC能实时检测

执行机构的转动角度值。

使用Z-CTIF高速计数模块采集增量式旋转编码器发出的脉冲信号时，其脉冲数及正负

标志分别存放在数据寄存器R1174、R1175中。SZ-4PLC提供一个高速加减计数器（编号

为CAT174，其数据寄存器地址号为R1174），可接收5kcps的高速脉冲信号。利用PLC

的扫描工作原理，程序可自动判断前后二个扫描周期中R1174内的脉冲数值是否相等。当

前后二个扫描周期中R1174内的脉冲数值不相等时，表明增量式旋转编码器在转动。此时

将高速计数器CAT174内的脉冲数值赋给数据寄存器R3062，利用此脉冲数值可对执行机

构转动角度的大小进行控制。而将CTA175（数据寄存器地址号为R1175）内的数值赋给R

MO（地址为MO~M17），通过对M17进行“0”、“1”的判断，可知旋转编码器的转动方向，

据此确定执行机构的转动方向。程序中脉冲指令PDM112的作用是在旋转编码器停止转动

时，使高速计数器复位；脉冲指令PDM113的作用是对高速计数器进行初始复位。

2、系统同步的编程方法

针对四个执行机构的转动速度和最终转动位置角度同步的控制要求，本系统程序设计的

基本思路是：

（1）通过输出正负电压，控制电流比例阀A、B电磁铁的通断，实现控制执行机构