电液比例控制技术在混凝土泵中的应用

　　近年来，我国液压活塞式混凝土输送泵取得了飞速发展，极大地提高了混凝土施工的效率及施工质量。混凝土泵是利用2个主缸交替地推动混凝土输送活塞，从而将混凝土加压后用管道进行输送的机械设备。由于泵送系统流量较大，运动速度又快，在换向时会引起很大的换向冲击。不仅引起很高噪声，而且对整机结构十分不利。按传统方式采取各种方式的缓冲，效果都不尽人意。本文应用电液比例容积控制技术，采用比例控制泵，在主缸换向时，先将液压泵的排量逐渐减小，使主缸平稳减速，当主缸速度接近于零时，换向阀换向，然后控制主泵排量逐渐增大，使主缸的速度平稳上升。控制主泵排量变化的梯度，就能实现主缸平稳而又迅速的换向过程。

　　1 工作原理

　　混凝土输送泵的工作原理如图1所示，两主缸串联工作，一主缸前进时，另一缸后退，主缸上设有信号口，在当主缸前进接近终点时，从信号口出来的油压信号通过转换器转换成电信号送给PLC，PLC根据这一信号控制液压泵变量并进行换向，其过程可用图2来表示。由于换向过程控制精度要求并不很高，所以系统采用开环控制。由于液压泵及换向阀的响应速度限制，整个换向过程时间在500 ms以上，这是为了获得平稳换向的时间代价。

　　图1 混凝土输送泵的工作原理

　　图2 换向过程框图

　　2 控制方式

　　传统的电液比例控制大多通过放大器采用模拟信号控制，由于计算机控制技术的发展，计算机控制的功能日益强大，获得了广泛的工业应用，在此例中的比例控制采用S7—200型PLC进行控制。

　　采用脉宽调制(PWM)信号控制比例电磁铁有很多优点，阀芯的运动响应是PWM信号的平均值，使阀芯工作时处于微振动状态，大大减少比例阀的滞环，另外PWM信号的放大电路为开关式功放电路，放大器只工作在导通和截止状态，节能效果良好。

　　传统PWM调制电路由于全部用模拟电路组成，其可靠性和可维修性相对较差。因此，本文采用SIEMENS微型可编程序控制器(PLC)S7—200来实现脉宽调制，其原理框图如图3a所示。

　　SIEMENS的S7—200系列微型PLC提供了2个输出点(Q0．0，Q0．1)用语脉冲输出和脉宽调制，其最高输出频率高达20 ld-Iz。在PLC程序中，根据外部要求，可随时调整脉宽的占空比，使PLC输出点输出占空比变化的脉冲串，通过功率管T1放大后，使加在比例电磁铁上平均电压改变，从而实现对比例电磁铁的控制，如图3b所示。

　　图3 PII2控制PWM 原理图