上下位机控制的液压动力滑台实验系统

　　随着计算机控制技术的发展,主从式控制系统得到广泛应用。上位机监控系统以工控机为核心,通常情况下可采用现有的组态式监控软件,但这种方法成本较高。在工业现场设备的控制核心常由PLC等来担当,但其人机界面和大量数据的处理功能较弱。因此,在小规模的主从式控制系统中,可综合工控机与PLC各自的优势,实现设备的监测和控制,控制信息、状态信息可通过工控机与PLC之间的串行通信完成。

　　液压动力滑台是组合机床及自动线的主要通用部件,它的性能直接关系到机床质量的优劣。为研究动力滑台的低速稳定性,笔者研制了一种上下位机控制的液压滑台试验系统,目的在于提高液压动力滑台试验系统的控制灵活性和自动化程度,方便系统监测、控制和实验数据的处理。

　　1 液压滑台

　　液压动力滑台试验系统主要用于研究液压缸低速爬行或低速稳定性,其所用到的卧式滑台一边是平导轨,一边是V形导轨。系统主要有2个执行机构—液压缸组成,1个主缸,用来作为系统的推进装置,1个辅助缸,用于模拟加载,2个液压缸分别由2套独立的液压系统控制。

　　液压动力滑台试验系统的原理如图1所示。主缸实现快进-工进-快退工作循环,辅助缸实现加载-卸载循环。系统研究的是滑台的低速稳定性,其特点是流量小速度慢,因此采用进口微量节流调速方式。为改善工进运行时的平稳性,在主缸的出口处加了一背压阀。快进-工进的转换由电磁阀3控制。主缸/辅助缸的运动方向由三位四通电磁阀控制,各动作之间的切换由相应的行程开关发信给PLC,然后PLC根据设定逻辑控制电磁铁动作来实现。系统运动过程为:首先主缸快进,当碰到行程开关1(图中未标出)时主缸工进,同时辅助缸开始加载,给主缸一个相反方向的力;当工进到一定位移后(位移由光栅位移传感器检测,PLC的高速计数器进行计数),工进结束,主缸快退,同时辅助缸快进,准确定位在行程开关1处,为下次循环做好准备。当主缸快退碰到行程开关2时,原位停止,为下一次工作循环做好准备。

　　2 系统硬件

　　本系统采用上下位机控制方式,系统中的上位机功能是监测和控制液压滑台的运动状态、绘制和显示摩擦力与速度的特性曲线。从机采用某公司S7-200系列S7-200 PLC,其功能是在上位机的指挥下对液压系统中的电磁铁进行开关控制,从而实现系统快进,工进和快退的手动或自动循环控制,同时检测液压系统工作状况,并且由PLC的A/D扩展模块采集液压滑台的压力、位移、摩擦力等信息。这些信息通过串口送到上位机进行处理。

　　系统的硬件主要包括: