【正文】 O地址分配表： 表3 電液比例電氣控制I／O地址分配表 符號(hào) 輸入 注釋 元件 輸出 注釋 SB1 液壓缸復(fù)位按鈕 KM 電機(jī)啟動(dòng) SB2 位置控制按鈕 KMY 星形連接 SB3 油泵啟動(dòng)按鈕 KM△ 三角形連接 SB4 油泵停止按鈕 KM1 溢流閥 FR 熱繼電器 KM2 位置控制指示 K 電接點(diǎn)壓力表 KM3 電控單向閥 SB5 復(fù)位按鈕 KM4 油泵啟動(dòng)顯示 SB6 備用按鈕 KM5 油泵停止顯示 SB7 備用按鈕 KM6 備用輸出 SB8 備用按鈕 KM7 備用輸出 位移傳感器 KM8 三通比例閥 PID指令回路表表4 內(nèi)存地址分配地址名稱說(shuō)明VD100過(guò)程變量（PVn）~VD104給定值（SPn）~VD108輸出值（Mn）~VD112增益（Kc比例常數(shù)，可正可負(fù)VD116采樣時(shí)間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD120采樣時(shí)間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD124微分時(shí)間（Td）單位為min，必須是正數(shù)VD128積分項(xiàng)前值（MX）~VD132過(guò)程變量前值（PVn1）~ 4電液比例控制實(shí)驗(yàn)研究4．1程序軟件設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中涉及到模擬量的控制，對(duì)采樣值與給定值兩者的偏差進(jìn)行算法控制，構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂瞥绦虬ǔ跏蓟?、初始參數(shù)設(shè)置、設(shè)置中斷時(shí)間、執(zhí)行控制算法、與上位計(jì)算機(jī)通訊。在S7—200中，利用PLC提供的PID編程功能模塊，只需設(shè)定好PID參數(shù)，運(yùn)行PID控制指令，就能求得輸出控制值，實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。可以方便的實(shí)現(xiàn)PID控制。4．2 外圍接線圖S7200型PLC需DC24V電源供電，輸入端子只有1個(gè)COM，采用共點(diǎn)式連接方式。位移傳感器傳送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部的儲(chǔ)存器中供程序調(diào)用。輸出端子占用了兩個(gè)通道，除控制三通比例閥的1個(gè)模擬量輸出外，其余輸出點(diǎn)皆控制直流小型繼電器。因小型繼電器為直流感性負(fù)載，斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，在其旁邊并接了續(xù)流二極管加以保護(hù)。續(xù)流二極管選用IN5819，其參數(shù)為最大峰值反向電壓40V、最大反向有效值電壓28V、最大直流阻斷電壓40V、最大正向平均整流電流1A、最大正向壓降0．6V(1A)。 PLC外圍接線圖4．3控制程序設(shè)計(jì)通過(guò)控制面板的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA旋鈕開(kāi)關(guān)使該電氣控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)／自動(dòng)復(fù)位控制。為了實(shí)現(xiàn)液壓缸位置的準(zhǔn)確控制，程序采用了PID算法。程序流程如圖7所示，PLC上電后先控制油泵電機(jī)啟動(dòng)，然后由用戶設(shè)定位置控制參數(shù)，PID參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究整定好后進(jìn)行設(shè)定，使用PLC程序庫(kù)中自帶的PID控制模塊進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果經(jīng)由位置位移儲(chǔ)存器VW30輸出，再通過(guò)模擬量輸出位驅(qū)動(dòng)比例閥工作，使液壓缸按要求運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)位移傳感器采集液壓缸位置實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 S7200程序設(shè)計(jì)流程圖 運(yùn)行PLC初始化PID初始化運(yùn)行指示燈調(diào)用子程序0設(shè)定位置設(shè)定PID值每100ms調(diào)用一次中斷程序讀入壓力值并轉(zhuǎn)換把實(shí)際壓力值放入VD100調(diào)用PID指令輸出PID值返回主程序子程序0中斷程序 程序設(shè)計(jì)流程圖 S7200程序設(shè)計(jì)梯形圖 初次上電1) 讀入模擬信號(hào)，并把數(shù)值轉(zhuǎn)化顯示活塞當(dāng)前位置的當(dāng)前電壓。2) 判斷活塞當(dāng)前位置是否在正常范圍，打亮正常運(yùn)行指示燈/壓力越上限報(bào)警指示燈?；钊?dāng)前位置顯示：判斷壓力值是否在正常范圍： 啟動(dòng)過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后。，熄滅并停止指示燈初始化PID。開(kāi)始運(yùn)行子程序0。停止過(guò)程：按下停止按鈕后，點(diǎn)亮停止指示燈，熄滅運(yùn)行指示燈。并把輸出模擬量AQW0清零，油泵電機(jī)停止工作。停止調(diào)用子程序0，仍然顯示活塞當(dāng)前位置。顯示油泵電機(jī)是否工作：停止時(shí)模擬量輸出清零，防止油泵電機(jī)繼續(xù)工作。調(diào)用子程序。 子程序1）輸入設(shè)定位置參數(shù)；2）把設(shè)定的壓力位置參數(shù)、P值、I值、D值都導(dǎo)入PID；3）每100ms中斷一次子程序進(jìn)行PID運(yùn)算；設(shè)定位置： 設(shè)置位置壓力參數(shù)，P值、I值、D值導(dǎo)入PID： 中斷程序： 中斷程序，PID的計(jì)算1）模擬信號(hào)的采樣處理，歸一化導(dǎo)入PID；2）DIP程序運(yùn)算；3)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，逆轉(zhuǎn)換為模擬量； 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與通訊 該系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)單缸的位移控制包括液壓和電氣控制系統(tǒng)兩部分。 控制系統(tǒng)原理圖 在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)PLC對(duì)液壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行各種算法控制，在實(shí)際數(shù)據(jù)采集中對(duì)前4秒的位移或者同步偏差值進(jìn)行采樣，實(shí)行每15ms采集一個(gè)數(shù)據(jù)，但是為了對(duì)系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性更好，中斷間隔設(shè)定為5ms。西門子的$7200系列PLC對(duì)數(shù)據(jù)讀取非常方便，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)一根PC／PPI通信電纜傳輸?shù)絇C機(jī)中。在微型計(jì)算機(jī)與PLC通信過(guò)程中，通信協(xié)議是必不可少的，所謂通信協(xié)議是指通信雙方的約定。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢查糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。相對(duì)于微型計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的通信功能而言，PLC的通信功能比較差而且不是很靈活，所以在確定通信方式的時(shí)候，以PLC的通信方式為依據(jù)，PLC處于被動(dòng)接受狀態(tài)。本文采用PLC中靈活度較大的自由口通信方式，并采用可靠常用的串口通信模式，設(shè)置串口通信的波特率為9600，無(wú)奇偶校驗(yàn)，每幀8位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)由程序完成。計(jì)算機(jī)通過(guò)COM[3發(fā)送指令到PLC的PORTO(或PORTl)口，PLC通過(guò)RCV接收指令把發(fā)送來(lái)的指令接收到一某字節(jié)開(kāi)始的變量寄存器中，然后對(duì)指令進(jìn)行譯碼，譯碼后調(diào)用相應(yīng)的子程序?qū)崿F(xiàn)指令要求的操作，并返回指令執(zhí)行的狀態(tài)信息。一條指令除包含數(shù)據(jù)外，還包含必要的控制字(起始字符、結(jié)束字符、指令類型等)。控制字符定義了通信的雙方執(zhí)行與控制字符相對(duì)應(yīng)功能或操作，是通信協(xié)議中必不可少的一部分，也是整個(gè)控制程序的靈魂。 PID控制位置曲線 結(jié)束語(yǔ) 本文的重點(diǎn)是液壓缸位置控制系統(tǒng)，用可編程控制器PLC對(duì)其進(jìn)行軟件化工作，并通過(guò)實(shí)際控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，最后，通過(guò)綜合比較各種算法的實(shí)際控制性能，總結(jié)出其在液壓伺服控制系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)，以達(dá)到對(duì)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的最優(yōu)控制。同時(shí)采用PLC自帶的PID控制算法，程序集成度高，運(yùn)行速度快，便于實(shí)現(xiàn)快速控制，較好的滿足了電液比例系統(tǒng)的控制要求。在電液比例控制系統(tǒng)中，目前只是考慮了每個(gè)控制系統(tǒng)中的控制量，忽略了其他控制系統(tǒng)的參量對(duì)本控制系統(tǒng)的影響，而液壓控制系統(tǒng)中跟種干擾因素總是存在的多變的，所以參數(shù)補(bǔ)償以在以后的工作中還有待完善。 參考文獻(xiàn)[1]．許益民，電液比例控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[2]．黎啟柏，電液比例控制與數(shù)字控制系統(tǒng)[蝴，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，中國(guó)，1997[3]．何存興，液壓元件，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1981[4]．路雨祥，胡大宏，電液比例控制技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988[5]．顧臨怡，王慶豐，電液比例位置控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)模糊控制[J]，機(jī)床與液壓，1995[6]．Lu Yongxiang，Historical progress and prospect fluid powertranssmission and contr01．Proceedings of the Fifth InternationalConference on Fluid Power Transmission and Control，Zhejiang University，People’S Republ ic of China，2001[7]．Yang J．，Xu 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