基于PLC控制的变频容积调速在液压绞车系统中的应用

　　1 前言

　　液压传动技术以其优越的传动平稳性、良好的调速性以及较大的功率体积比等优点在许多工业领域得到了广泛的应用。传统的节流调速回路在执行元件运行过程中始 终存在较大的溢流损失和节流损失,液压系统的功率效率很低,一般只用于小功率的液压系统中,大功率液压系统常采用变量泵控马达的容积调速回路。这种调速方 式应用在许多工程领域,如煤矿生产中采煤机、液压提升机等。但是这种泵控马达容积调速方式其控制精度、工作效率没有得到很大的提高。特别在大功率、大转动 惯量、时变系统中存在自动化程度低,可靠性差等一系列问题。

　　本文分析了传统的泵控马达容积调速系统在大功率、大转动惯量、时变系统中存在的相关问题,提出利用PLC控制的大惯量变频容积调速解决这一实际问题,并对其在液压绞车系统中的应用进行了分析研究。

　　2 传统的泵控马达容积调速存在的问题

　　容积调速回路是利用变量机构的位置控制作用改变泵或马达的排量来调节执行机构的运动速度。图1是变量泵定量马达容积调速原理图。主要由变量泵、定量液压马 达,减压式比例阀、比例液压缸、伺服阀、差动液压缸等主要元件组成。该容积调速控制主要靠操作人员操作减压式比例阀,向变量泵控制系统的比例液压缸输入一 逐渐变化的压力油,比例液压缸控制伺服阀芯位移,伺服阀又通过差动液压缸控制变量泵的 斜盘倾角的大小,从而改变液压泵的输出流量的大小和方向,进而改变 液压马达的转速大小和旋转方向。

　　这种调速方式是开环控制,马达输出转速的准确性由系统的调节精度决定,无转速反馈。在整个液压伺服控制系统中,诸如减压式比例阀和比例液压缸等控制件都存 在较大的死区等非线性因素,液压泵、马达的容积效率也随系统的压力、油液黏度及温度等变化而变化,加之液压油的可压缩性、管路的弹性、液压元件的泄漏等因 素,从而使输入液压马达的流量不稳定。因此对于泵控马达容积调速回路,液压马达的输出动态参数根本难以得到精确控制;特别在大惯量负载系统当中,外负载的 启动、加速、匀速和减速停车等不同阶段的控制只能仅凭操作人员手动操作控制,许多安全隐患也由此而产生。

　　3 PLC控制的变频容积调速系统的结构及特点

　　电机变频调速技术依靠改变供电电源的频率就可实现对执行机构的速度调节,电机始终处在高效率的工作状态,变频容积调速方式属于变转速调速方式,不同于变排量调速方式。节能效果好,调速系统具有更好的控制性能,降低了变量泵的成本,提高了系统的可靠性。