基于PLC和组态软件的机电液综合控制实验台设计

　　引言

　　以水作为工作介质的液压传动最早出现于 17 世纪末。直到 19 世纪末，矿油基液压油逐渐取代了水。随着电气自动控制技术、传感器技术应用于液压传动系统，逐渐形成机电液一体化系统，这种系统既具有液压传动系统功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点，又有解决液压系统高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等自动控制要求，大大提高液压系统的系能。机电液综合控制实验台为实验教学及系统开发提供了一个良好的研发平台，因此实验台的开发必须考虑机电液综合控制系统的基本特点。目前使用较多的机电液综合实验台，均只考虑了机电液系统动作过程的验证，而忽略了一个重要的内容———系统性能的验证与分析。同时随着组态监控技术的发展，机电液综合控制系统组态监控对实验系统的可靠运行也是非常重要的。

　　基于以上考虑，本文提出了基于组态软件和 PLC 的机电液综合控制实验台方案，依据 PLC 机电液综合控制系统的基本结构，采用模块化的设计思想提出了实验台的硬件设计方案，然后利用组态软件进行组态监控和实验数据采集，最后通过 M atlab 软件实现液压系统分析。

　　1 机电液综合控制系统基本原理及实验台设计总体方案

　　机电液综合控制系统一般由动力系统、机械本体、执行机构、检测部分、控制和信号处理单元以及驱动部分组成。动力系统在控制信息作用下，提供动力，驱动各执行机构完成各种动作和功能，主要是指电动机;机械本体一般包括液压传动和机械结构(即壳体、机身、支座等支撑结构);执行机构电动执行机构液压执行机构及其配套的机械部分;检测部分包括各种传感器和位置开关;控制和信号处理单元是机电液一体化系统的核心部分，一般由工控机、单片机、各种控制器和可编程序控制器(PLC)、数控装置以及逻辑电路、A/D(模 /数)与 D/A(数 /模)转换、I/O(输入 /输出)接口和计算机外部设备等组成;驱动部分实现信号的交换、放大和传递，是连接弱电设备和强电设备的纽带。如图 1 所示的基于 PLC 机电液综合控制系统基本原理图可知，基于 PLC 机电液综合控制系统主要包括 PLC 控制器、动力系统、机械、液压传动系统、执行机构、模拟量和开关量传感器、驱动装置及输入电路、电源(图中未示出)等部分，其核心是 PLC 控制器。

　　综合分析可得如图 2 所示的基于 PLC 和组态软件的机电液综合控制实验台总体设计方案：首先依据机械和电气元件在机电液综合控制系统的作用，采用模块化的设计思想，建立构成实验台的功能模块;然后根据实验要求，选择合适的功能模块构成相应机电液综合控制系统，利用 PLC 提供模拟量输入通道实现数据采集，并通过组态软件实现机电液综合控制系统组态监控，利用 M atlab实现机电液系统性能分析.