電液比例閥plc驅動控制器的製作方法

2023-10-05 01:05:54

專利名稱：電液比例閥plc驅動控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電控設備領域，具體涉及比例伺服液壓控制系統中的電液比例閥 PLC驅動控制器。
背景技術：
比例伺服液壓控制系統由機械液壓控制部分和電氣控制部分組成，其中，電氣控 制部分採用可編程控制器(PLC)，機械液壓控制部分主要為電液比例閥，通過閥內比例電磁 鐵根據輸入的電流信號產生相應動作，使工作閥閥芯產生位移，閥口尺寸發生改變並以此 完成與輸入電流成比例的壓力、流量輸出，也可以以機械、液壓或電的形式進行反饋。其中， 比例閥控制電路往往採用專用的比例閥驅動控制器，這種專用的比例閥驅動控制器如從國 外的專業製造廠家購買成本非常高，而目前國內各廠家設計製造的又存在電路較複雜、可 靠性、安全性不高等問題。
發明內容本實用新型提供了一種結構簡單、成本低、可靠性高且易於維護的電液比例閥PLC 驅動控制器。一種電液比例閥PLC驅動控制器，由可編程控制器(PLC)、與比例閥內第一電磁 鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構成；所述 的可編程控制器與控制電源連接，所述的第一功率放大電路包括第一續流二極體、第一電 阻、第二電阻、以及第一功率放大三極體，所述的第一電阻的一端與所述的可編程控制器的 第一脈衝寬度調製(PWM)脈衝信號輸出端連接，所述的第一電阻的另一端連接第二電阻的 一端和第一功率放大三極體的基極，第二電阻的另一端連接第一功率放大三極體的發射極 和控制電源的地；第一功率放大三極體的集電極連接第一續流二極體的正極和比例閥內第 一電磁鐵的一端，第一續流二極體的負極和比例閥內第一電磁鐵的另一端連接控制電源正 極；所述的第二功率放大電路包括第二續流二極體、第五電阻、第六電阻以及第二功 率放大三極體，所述的第五電阻的一端與所述的可編程控制器的第二脈衝寬度調製(PWM) 脈衝信號輸出端連接，所述的第五電阻的另一端連接第六電阻的一端和第二功率放大三極 管的基極，第六電阻的另一端連接第二功率放大三極體的發射極和控制電源的地；第二功 率放大三極體的集電極連接第二續流二極體的正極和比例閥內第二電磁鐵的一端，第二續 流二極體的負極和比例閥內第二電磁鐵的另一端連接控制電源正極。優選的技術方案中，所述的第一功率放大電路還包括第一信號指示電路，所述的 第二功率放大電路還包括第二信號指示電路，所述的第一信號指示電路由第一發光二極體 和第三電阻構成，所述的第一發光二極體的正極連接控制電源正極，所述的第一發光二極 管的負極連接第三電阻的一端，所述的第三電阻的另一端連接所述的第一功率放大三極體 的集電極、第一續流二極體的正極和比例閥內第一電磁鐵的一端；所述的第二信號指示電
3路由第二發光二極體和第四電阻構成，所述的第二發光二極體的正極連接控制電源正極， 所述的第二發光二極體的負極連接第四電阻的一端，所述的第四電阻的另一端連接所述的 第二功率放大三極體的集電極、第二續流二極體的正極和比例閥內第二電磁鐵的一端。優選的技術方案中，根據驅動不同型號比例閥的特性，還可對先導電流(用於克 服比例閥的死區)、脈衝寬度調製(PWM)周期等參數由PLC內的軟體進行設定，以滿足不同 情況的使用要求。本實用新型中，由於線圈在通過電流時，會在其兩端產生感應電動勢。當電流消失 時，其感應電動勢會對電路中的元件產生反向電壓。當反向電壓高於元件的反向擊穿電壓 時，會對三極體等元件造成損壞。續流二極體並聯在線圈兩端，當流過線圈中的電流消失 時，線圈產生的感應電動勢通過二極體和線圈構成的迴路而消耗掉，從而保護了電路中的 其它元件的安全。本實用新型的電液比例閥PLC驅動控制器中，可編程控制器的輸出端輸出脈衝寬 度調製(PWM)信號，加到功率放大電路的輸入端，經由功率放大電路進行信號放大後輸出 大電流PWM控制信號，控制比例閥內電磁鐵動作。優選的技術方案中得到的電流PWM控制 信號同時輸入到PWM信號指示電路，PWM信號指示電路能夠更直觀地顯示出對例閥內電磁 鐵動作的控制。本實用新型中，PLC驅動控制器的外圍電路只包括PWM電流放大輸出，其餘功能均 由PLC中內部模塊和應用軟體完成。因此，本實用新型的實質是利用主控PLC的PWM輸出 功能完成脈寬調製比例閥驅動器的大部分功能。本實用新型應用在以PLC為核心的比例伺 服液壓控制系統中，取消了傳統的專用比例閥驅動控制器的使用，而巧妙地採用可編程控 制器自帶的PWM輸出功能，設計一個功率放大電路，利用PWM輸出功能和功率放大器來實現 對比例閥的驅動控制。本實用新型中，可編程控制器的輸出端可同時輸出多個脈衝寬度調製PWM信號， 按相同的電路及原理對多個比例閥內電磁鐵動作進行控制。與現有技術相比，本實用新型具有以下的有益的技術效果充分應用了主控PLC的軟硬體資源，具有系統結構簡單、調整、維護方便、成本低、 可靠性高、穩定性強等優點，特別適用於以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統。

圖1是電液比例閥PLC驅動控制器電路圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖來詳細說明本實用新型，但本實用新型並不僅限於此。如圖1所示，一種電液比例閥PLC驅動控制器，由可編程控制器PLC、與比例閥內第 一電磁鐵A連接的第一功率放大電路和與比例閥內第二電磁鐵B連接的第二功率放大電路 構成；可編程控制器PLC與控制電源連接。其中，第一功率放大電路包括第一續流二極體D1、第一電阻R1、第二電阻R2、以 及第一功率放大三極體Ql，第一電阻Rl的一端與可編程控制器PLC的第一脈衝寬度調製脈 衝信號PWM-I輸入端連接，第一電阻Rl的另一端連接第二電阻R2的一端和第一功率放大三極體Ql的基極，第二電阻R2的另一端連接第一功率放大三極體Ql的發射極和控制電源 的地；第一功率放大三極體Ql的集電極連接第一續流二極體Dl的正極和比例閥內第一電 磁鐵A的一端，第一續流二極體Dl的負極和比例閥內第一電磁鐵A的另一端連接控制電源 正極；第一功率放大電路還包括第一信號指示電路，第一信號指示電路由第一發光二極 管Ll和第三電阻R3構成，所述的第一發光二極體Ll的正極連接控制電源正極，所述的第 一發光二極體Ll的負極連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接第一功率放大 三極體Ql的集電極、第一續流二極體Dl的正極和比例閥內第一電磁鐵A的一端；其中，第二功率放大電路包括第二續流二極體D2、第五電阻R5、第六電阻R6以及 第二功率放大三極體Q2，第五電阻R5的一端與可編程控制器PLC的第二脈衝寬度調製脈衝 信號PWM-2輸出端連接，第五電阻R5的另一端連接第六電阻R6的一端和第二功率放大三 極管Q2的基極，第六電阻R6的另一端連接第二功率放大三極體Q2的發射極和控制電源的 地；第二功率放大三極體Q2的集電極連接第二續流二極體D2的正極和比例閥內第二電磁 鐵B的一端，第二續流二極體D2的負極和比例閥內第二電磁鐵B的另一端連接控制電源正 極。第二功率放大電路還包括第二信號指示電路，第二信號指示電路由第二發光二極 管L2和第四電阻R4構成，第二發光二極體L2的正極連接控制電源正極，第二發光二極體 L2的負極連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接第二功率放大三極體Q2的集 電極、第二續流二極體D2的正極和比例閥內第二電磁鐵B的一端。根據驅動不同型號比例閥的特性，可對先導電流(用於克服比例閥的死區)、脈衝 寬度調製(PWM)周期等參數由PLC內的軟體進行設定，以滿足不同情況的使用要求。上述的電液比例閥PLC驅動控制器中，可編程控制器PLC的輸出端輸出脈衝寬度 調製(PWM)信號，加到功率放大電路的輸入端，經由功率放大電路進行信號放大後輸出大 電流PWM控制信號，控制比例閥內電磁鐵動作。有信號指示電路存在時，得到的電流PWM控 制信號同時輸入到PWM信號指示電路，PWM信號指示電路能夠更直觀地顯示出對例閥內電 磁鐵動作的控制。上述的電液比例閥PLC驅動控制器的外圍電路只包括PWM電流放大輸出，其餘功 能均由PLC中內部模塊和應用軟體完成。因此，上述的電液比例閥PLC驅動控制器的實質 是利用主控PLC的PWM輸出功能完成脈寬調製比例閥驅動器的大部分功能。將上述的電液 比例閥PLC驅動控制器應用在以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統中，取消了傳統的專 用比例閥驅動控制器的使用，而巧妙地採用可編程控制器PLC自帶的PWM輸出功能，設計一 個功率放大電路，利用PWM輸出功能與功率放大來實現對比例閥的驅動控制，充分應用了 主控PLC的軟硬體資源，具有系統結構簡單、調整、維修方便、成本低、可靠性高、穩定性強 等優點，特別適用於以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統。以西門子S7-200PLC為例，可編程控制器PLC採用CPU224XP模塊，先導電流設為 200mA, PWM周期設為300Hz，功率放大電路中，第一電阻R1、第五電阻R5的電阻為2. 7ΚΩ， 第二電阻R2、第六電阻R6的電阻為510 Ω，第三電阻R3、第四電阻R4的電阻為4. 7ΚΩ ；第 一功率放大三極體Q1、第二功率放大三極體Q2的型號為ΤΙΡ142 ；第一續流二極體D1、第二 續流二極體D2的型號為ΙΝ4007 ；第一發光二極體Li、第二發光二極體L2的參數為5mm、紅
5色；控制電源為DC24V ；比例電磁閥為4WRA6W20-10B/24NZ4。
權利要求一種電液比例閥PLC驅動控制器，其特徵在於，由可編程控制器、與比例閥內第一電磁鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構成；所述的可編程控制器與控制電源連接，所述的第一功率放大電路包括第一續流二極體、第一電阻、第二電阻、以及第一功率放大三極體，所述的第一電阻的一端與所述的可編程控制器的第一脈衝寬度調製脈衝信號輸出端連接，所述的第一電阻的另一端連接第二電阻的一端和第一功率放大三極體的基極，第二電阻的另一端連接第一功率放大三極體的發射極和控制電源的地；第一功率放大三極體的集電極連接第一續流二極體的正極和比例閥內第一電磁鐵的一端，第一續流二極體的負極和比例閥內第一電磁鐵的另一端連接控制電源正極；所述的第二功率放大電路包括第二續流二極體、第五電阻、第六電阻以及第二功率放大三極體，所述的第五電阻的一端與所述的可編程控制器的第二脈衝寬度調製脈衝信號輸出端連接，所述的第五電阻的另一端連接第六電阻的一端和第二功率放大三極體的基極，第六電阻的另一端連接第二功率放大三極體的發射極和控制電源的地；第二功率放大三極體的集電極連接第二續流二極體的正極和比例閥內第二電磁鐵的一端，第二續流二極體的負極和比例閥內第二電磁鐵的另一端連接控制電源正極。
2.如權利要求1所述的電液比例閥PLC驅動控制器，其特徵在於，所述的第一功率放大 電路還包括第一信號指示電路，所述的第二功率放大電路還包括第二信號指示電路；其中，所述的第一信號指示電路由第一發光二極體和第三電阻構成，所述的第一發光 二極體的正極連接控制電源正極，所述的第一發光二極體的負極連接第三電阻的一端，所 述的第三電阻的另一端連接所述的第一功率放大三極體的集電極、第一續流二極體的正極 和比例閥內第一電磁鐵的一端；所述的第二信號指示電路由第二發光二極體和第四電阻構成，所述的第二發光二極體 的正極連接控制電源正極，所述的第二發光二極體的負極連接第四電阻的一端，所述的第 四電阻的另一端連接所述的第二功率放大三極體的集電極、第二續流二極體的正極和比例 閥內第二電磁鐵的一端。
專利摘要本實用新型公開了一種電液比例閥PLC驅動控制器，由可編程控制器、與比例閥內第一電磁鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構成。本實用新型利用主控PLC的PWM輸出功能完成脈寬調製比例閥驅動器的大部分功能，應用在以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統中，取消了傳統的專用比例閥驅動控制器的使用，大大簡化了系統結構、降低了成本，提高了系統可靠性和穩定性，並且易於調整和維修。
文檔編號G05B19/05GK201765482SQ20102052595
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者鄭輝 申請人:杭州三和電控設備有限公司