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基于PLC的液压控制系统设计与实现

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摘要：随着现代科技技术的不断进步，促使中国工业领域也逐渐转向自动化控制的方向发

展。PLC作为新兴的工业控制器，其不仅具备较高的可靠性，同时还拥有目前工业领域中较

先进的技术，PLC控制系统在工业领域中得到了广泛的推广与应用。PLC控制系统作为目前

较为先进技术，其可以充分取代传统的电力控制系统，以便可以充分确保达到准确度、控

制、可靠性较高的标准，同时在确保工业生产效率与自动化生产质量的同时，可以充分增加

系统的实用性，从根本上降低系统出现故障的概率。

关键词：PLC；液压系统；PLC控制系统

引言

液压系统是一个非常典型的非线性系统，且带有惯性过程。针对传统液压控制系统的不

足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建和介绍了基于PLC的液压控制系统，该系

统经实践证明具备可使用性。

一、液压系统硬件结构及工作原理

常规的液压控制系统只拥有单个液压缸，但因为压力表的里程范围较大，通常情况下单

个液压缸的里程范围为0.6～60MPa，促使压力表的回弹性能结构之间的差距也较大。目前

针对压力表的中高里程（20～60MPa）展开检定时，其可以充分满足生产的基本要求。但对

于压力表的而言，例如：20MPa～10MPa以下的量程展开检定的过程中，系统的控制极易出

现超调的情况，通过升级软件的方式也无法将这项问题从根本上解决掉，因此在实际研究液

压控制系统的硬件时，可选择在原有的液压缸上增加一个小型的压力缸，并将其通过控制压

力装置连接至系统中，将其作为具备辅助功能的压力源，当运行液压控制系统的过程中两种

液压缸之间可以相互协作，共同完成实际生产控制工作。在实际试验的过程中，可以将传统

液压缸与小型液压缸的截面比例控制在4∶1，同时还需要将其有效里程范围控制在250mm

之内，在运行控制系统的过程中，当小型液压缸的压力值可以达到1~2MPa时，其与实际压

力表中里程的范围之间差距较大，不可以满足实际需求。所以根据实际结果可知，在实际运

行控制系统的过程中，需要将大型液压缸作为控制的主要环节，将小型液压缸作为调节压力

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的环节。

液压控制系统的基本运行原理包括：步进电机作为液压控制系统的主要动力组成比分，

通过齿轮变速器的调节之后可以有效降低其自身的转速，并增加系统的输出力矩；联轴器主

要连接了齿轮的变速器与丝杠；丝杠与活塞之间相互连接；步进电机的连轴转向动力可以转

变为丝杠联动活塞的纵向伸缩运动，同时还可以充分改变腔体内的实际体积，最终可以充分

改变腔体内的液压。就目前在海中、高空等方面工作的设备而言，设备极难在这两种状态下

保持稳定，这样不仅会影响到设备的实际工作效率，同时还会对设备的可靠性与安全性造成

较为严重的影响。因此，为了保证工作台在特殊作业情况下可以确保自身处于平稳状态，需

要研发出一种可以自动检测自身平衡状态并可以随时调自身平衡状态的工作装置，从而可以

有效解决这一存在的问题。

二、液压自动平衡系统的设计

如图1所示，单面17节点主要控制的是液压缸的运转速度；通过液压锁第16控制节点

可以将液压缸内部的压力紧锁在液压缸内；通过电磁溢流阀第11控制节点可以充分实现系

统卸荷以及稳定系统压力的作用[5]；通过比例流量阀第12控制节点可以调整尽量进入到液

压缸内的体积，最终可以充分实现4个液压缸同于运行，并且可以将系统调整至最佳运行状

态；当4个电磁转向阀第15控制节点分别向4个液压缸做出伸出与收缩的调节时，4个液

压缸的活塞杆与平衡控制系统的工作表面相互连接，依靠液压缸的活塞杆做出的伸缩调节来

全面控制平衡系统的实际工作状态。

三、PLC控制系统的具体设计

在实际设计PLC控制系统的过程中可以充分应用：FX3U-48MＲ编程式控制设备、三菱

GS2107-WTBD智能显示界面、压力传感器、倾斜传感器、高功率直流开关、电磁转换器等，

同时还可以将目前较为先进的人工智能