文档介绍：基于 PLC 的电液比例阀脉宽调制制控制制技术研究
张洪民 1,方加宝 1 ,陈晓敏 2
(1. 大连理工大学机械工程学院,大连 116023 ;2. 大连益利亚工程机械有限公司,大连 116025
3. 太原重工技术中心,太原 030024)
摘要:::针对常规模拟控制制: 和单片机控制制的电液比例阀控制制器的不足,采用可编程逻辑控
制制器(PLC )对电液比例阀进行控制制。以高空作业车电液比例调平系统为研究对象,分析了
基于 PLC 的脉宽调制制(PWM )技术占空比的调制制方法以及 PWM 频率与比例阀固有频率之
间的关系,并应用 AMESim 软件建立了高空作业车电液比例调平系统模型。通过对系统进
行仿真,得出 PWM 的最佳频率值。实际调试表明高空作业车调平系统工作平稳,系统灵敏
度高、动动态性能良好。
关键词:::电液比例阀: ;高空作业车;PLC ; PWM
1 引言
电液比例阀是以传统的液压控制制阀为基础,采用模拟式电气—机械转换装置即比例电磁
铁,连续的控制制液压系统中工作介质的压力力、方向或流量。与普通阀相比,它能够通过电信
号实现远距离控制制,大大提高了液压系统的控制制水平,广泛应用在工程机械领域。
可编程逻辑控制制器具有通用性强、可靠性高、抗干扰能力力强等诸多优点,在工程机械领
域的应用越来越广泛。车载 PLC 中带有脉宽调制制 PWM 输出口,可以直接对电液比例阀进
行控制制。目前前电液比例阀控制制方式有两种:模拟式控制制和 PWM 控制制。模拟式控制制功功率输出
级到到比例阀线圈的电流是连续电流,功功率器件功功耗大, 需加加装散热装置,效率低且体积大[1];
而 PWM 控制制技术功功率输出级为开关型结构, 输出脉冲信号, 功功耗小、响应快、抗干扰能力力
强。
一些文献针对电液比例阀的控制制进行了研究。文献[2] 利用 CANopen Chip164 模块进行
了比例阀驱动动模块的设计,并进行了模块试验[2];文献[3] 设计了一种新型的电液比例阀,并
应用 C8051F300 单片机和 LMD18200 功功率集成放大电路设计了 PWM 控制制电路[3]。以上控
制制电路的防护等级和抗振性能均不能满足高空作业车控制制系统的需要,此外,开发专门的比
例阀控制制器成本较高。从以上文献可以看出,基于 PLC 的 PWM 如何控制制电液比例阀的研
究还很少。本文针对高空车调平比例阀,详细分析了 PLC 中 PWM 输出口调制制占空比的方
法以及 PWM 频率如何与比例阀频率进行匹配。通过仿真分析,确定了 PWM 的最佳频率,
实现了通过优化化 PWM 参数提高系统动动态性能的目的。
2. 电液比例阀结构及控制特点
比例阀的结构简图如图 1 所示,图示为一个三通阀。2 个比例电磁铁分别控制制阀芯 2 个
方向的运动动,两端分别有对中复位弹簧。比例电磁铁能根据电流的大小产生相应的电磁力力,
从而能按比例的控制制阀芯位移。
1、比例阀电磁铁 2、阀体 3、阀芯 4、弹簧 5、比例阀电磁铁
图 1 比例阀结构简图
电液比例阀控制制器主要解决快速性,电磁滞环和摩擦滞环以及超调量较大的问题,其控
制制作用直接影响到到比例阀的工作性能