全地形工程车液压顶升系统设计
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摘 要 本文研究基于PLC的液压顶升系统，及超声波距离传感器和角度传感器在控制系统中的应用。在世界能源紧缺的今天，研究基于PLC的全地形工程车液压顶升系统性，提升全地形工程车的性能，有着非常重大的现实意义和巨大的经济效益及社会效益。S7-200系列PLC采用先进的模块化结构。
关键词 液压顶升系统；PLC扩展模块；传感器
中图分类号：TH213 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-029-01
20世纪80年代后，随着大规模和超大规模集成电路的迅猛发展，在工业自动化中可编程序控制器（PLC）逐渐取代了传统的继电器控制电路。在实际应用中，可编程逻辑控制器不仅具有优良的控制性能，而且还具有丰富的扩展模块，尤其具有适合在复杂控制流程和恶劣环境下工作的能力。同时，我国经济近年来的快速发展和机械制造工业的壮大，使得液压系统在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。本文着力研究基于PLC的液压顶升系统的设计，及其在全地形建筑粒料绿色制备工程车的应用。
1 液压顶升系统总体方案论证
1.1 方案设计
全地形工程车液压顶升系统采用了水平状态伺服控制。当操作者发送“顶升命令”后，超声波距离传感器检测箱体的水平度及与底盘的垂直距离，在顶升高度未达到要求的时候，通过PID算法控制数字输出端子发送频率可变的持续脉冲驱动相应的液压电磁阀，调节四个液压支脚的高度。当顶升高度达到要求之后，安装在车间箱体下面的角度传感器检测箱体倾斜度，PLC通过计算向相应的液压电磁阀发送冲压脉冲和降压脉冲，使相应的液压支脚升高或降低，从而保持了车间箱体的水平度。
1.2 系统模块选型及其设计方案
1.2.1 传感器模块选型方案
方案1：用TI的精密4 mA至20 mA电流环接收器RCV420。它可以达到0.1%的转换精度，还具有高抗干扰的特点。
方案2：采用深圳顺源科技有限公司的非隔离转换放大器ISO-A4-P3-O4。它是专门用于工业现场信号隔离及长线传输，以及4 mA ～20 mA/0 V～5 V信号变换，而且还达到了工业级的工作温度：-40℃～85℃。
1.2.2 TC0101-60S系列倾角传感器
该倾角传感器坚固的紧凑的铝合金外壳、较宽的温度工作范围（-40℃～125℃），IP67的防护等级，优良的长期稳定性、可靠性，使得其适合在工业和汽车技术应用等的恶劣环境中的角度测量。
1.2.3 超声波距离传感器TLBS3CA12
TLBS系列超声波距离传感器，采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的情况下有稳定的输出。
1.2.4 触摸屏选型
西门子触摸屏TP277：西门子触摸屏TP 277代表了HMI设备TP 270-6的更高发展阶段。这些 HMI 设备基于标准的操作系统 Microsoft Windows CE。与多功能面板MP 277相比，TP 277的价位更低。TP 277的安装选项以及功能范围与270系列的HMI设备兼容。
2 过程论述
2.1 PLC及其扩展模块连接
本系统采用西门子S7-200系列CPU 224XP的PLC，其扩展模块为两个模拟量扩展模块EM231和通讯扩展模块EM277。
2.2 液压支脚及其传感器布局
对于车间箱体的四个液压支脚，通过PLC的DO口输出脉冲信号，驱动四个液压电磁阀，实现液压支脚的步进顶升。
四个液压支脚，分别位于箱体的四个角所在的位置附近。四个倾角传感器，用于检测车间箱体的倾斜度，用以保持车间箱体的水平；四个超声波距离传感器，用于检测箱体与底盘之间的距离，使箱体和底盘之间，始终保持合适的高度。四个倾角传感器和距离传感器，均输出4 mA～20 mA的模拟信号到PLC的模拟扩展模块输入口。
3 PLC液压顶升系统工作原理
PLC控制系统主要负责采集各种相关的开关量和模拟量信号，传递给CPU；通过信号处理模块对信号进行分析处理；根据初始化参数和采集信号计算运行参数和上位机实时显示参数；输出各个油缸的动作信号和模拟量信号控制各个油缸动作；输出报警判断及处理信息；输出事件处理信息。
4 结果分析
该系统总体情况运转良好，基本达到生产要求，主要有以下特点：
1）具有友好的人机交互界面，操作简单。
2）整体安全可靠，功能齐全。
3）操作控制集中，所有液压支脚可同时控制，也可单独控制。
4）效率高，工作时间短，劳动强度小。
5）采用PID算法使得系统能以最快的速度冲压和泄压，且控制过程无超调。
参考文献
[1]西门子（中国）有限公司.西门子人机界面触摸屏选型手册[M].
[2]廖常初.PLC编程及引用[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]蔡行健.深入浅出西门子S7-200PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[4]李新德.液压与气动技术[M].北京：中国商业出版社，2006.
[5]卢子广，周永华.自动控制理论[M].北京：机械工业出版社，2009.
[6]韩晓新.从基础到实践-PLC与组态王[M].北京：机械工业出版社，2011.
[7]张红润，吕全等.传感器技术大全[M].北京：北京航空航天出版社，2007.