CN201765482U - 电液比例阀plc驱动控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电液比例阀PLC驱动控制器，由可编程控制器、与比例阀内第一电磁铁连接的第一功率放大电路和与比例阀内第二电磁铁连接的第二功率放大电路构成。本实用新型利用主控PLC的PWM输出功能完成脉宽调制比例阀驱动器的大部分功能，应用在以PLC为核心的比例伺服液压控制系统中，取消了传统的专用比例阀驱动控制器的使用，大大简化了系统结构、降低了成本，提高了系统可靠性和稳定性，并且易于调整和维修。
Description
技术领域
本实用新型属于电控设备领域，具体涉及比例伺服液压控制系统中的电液比例阀PLC驱动控制器。
背景技术
比例伺服液压控制系统由机械液压控制部分和电气控制部分组成，其中，电气控制部分采用可编程控制器(PLC)，机械液压控制部分主要为电液比例阀，通过阀内比例电磁铁根据输入的电流信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电流成比例的压力、流量输出，也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。其中，比例阀控制电路往往采用专用的比例阀驱动控制器，这种专用的比例阀驱动控制器如从国外的专业制造厂家购买成本非常高，而目前国内各厂家设计制造的又存在电路较复杂、可靠性、安全性不高等问题。
发明内容
本实用新型提供了一种结构简单、成本低、可靠性高且易于维护的电液比例阀PLC驱动控制器。
一种电液比例阀PLC驱动控制器，由可编程控制器(PLC)、与比例阀内第一电磁铁连接的第一功率放大电路和与比例阀内第二电磁铁连接的第二功率放大电路构成；所述的可编程控制器与控制电源连接，所述的第一功率放大电路包括：第一续流二极管、第一电阻、第二电阻、以及第一功率放大三极管，所述的第一电阻的一端与所述的可编程控制器的第一脉冲宽度调制(PWM)脉冲信号输出端连接，所述的第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一功率放大三极管的基极，第二电阻的另一端连接第一功率放大三极管的发射极和控制电源的地；第一功率放大三极管的集电极连接第一续流二极管的正极和比例阀内第一电磁铁的一端，第一续流二极管的负极和比例阀内第一电磁铁的另一端连接控制电源正极；
所述的第二功率放大电路包括：第二续流二极管、第五电阻、第六电阻以及第二功率放大三极管，所述的第五电阻的一端与所述的可编程控制器的第二脉冲宽度调制(PWM)脉冲信号输出端连接，所述的第五电阻的另一端连接第六电阻的一端和第二功率放大三极管的基极，第六电阻的另一端连接第二功率放大三极管的发射极和控制电源的地；第二功率放大三极管的集电极连接第二续流二极管的正极和比例阀内第二电磁铁的一端，第二续流二极管的负极和比例阀内第二电磁铁的另一端连接控制电源正极。
优选的技术方案中，所述的第一功率放大电路还包括第一信号指示电路，所述的第二功率放大电路还包括第二信号指示电路，所述的第一信号指示电路由第一发光二极管和第三电阻构成，所述的第一发光二极管的正极连接控制电源正极，所述的第一发光二极管的负极连接第三电阻的一端，所述的第三电阻的另一端连接所述的第一功率放大三极管的集电极、第一续流二极管的正极和比例阀内第一电磁铁的一端；所述的第二信号指示电路由第二发光二极管和第四电阻构成，所述的第二发光二极管的正极连接控制电源正极，所述的第二发光二极管的负极连接第四电阻的一端，所述的第四电阻的另一端连接所述的第二功率放大三极管的集电极、第二续流二极管的正极和比例阀内第二电磁铁的一端。
优选的技术方案中，根据驱动不同型号比例阀的特性，还可对先导电流(用于克服比例阀的死区)、脉冲宽度调制(PWM)周期等参数由PLC内的软件进行设定，以满足不同情况的使用要求。
本实用新型中，由于线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的元件产生反向电压。当反向电压高于元件的反向击穿电压时，会对三极管等元件造成损坏。续流二极管并联在线圈两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路而消耗掉，从而保护了电路中的其它元件的安全。
本实用新型的电液比例阀PLC驱动控制器中，可编程控制器的输出端输出脉冲宽度调制(PWM)信号，加到功率放大电路的输入端，经由功率放大电路进行信号放大后输出大电流PWM控制信号，控制比例阀内电磁铁动作。优选的技术方案中得到的电流PWM控制信号同时输入到PWM信号指示电路，PWM信号指示电路能够更直观地显示出对例阀内电磁铁动作的控制。
本实用新型中，PLC驱动控制器的外围电路只包括PWM电流放大输出，其余功能均由PLC中内部模块和应用软件完成。因此，本实用新型的实质是利用主控PLC的PWM输出功能完成脉宽调制比例阀驱动器的大部分功能。本实用新型应用在以PLC为核心的比例伺服液压控制系统中，取消了传统的专用比例阀驱动控制器的使用，而巧妙地采用可编程控制器自带的PWM输出功能，设计一个功率放大电路，利用PWM输出功能和功率放大器来实现对比例阀的驱动控制。
本实用新型中，可编程控制器的输出端可同时输出多个脉冲宽度调制PWM信号，按相同的电路及原理对多个比例阀内电磁铁动作进行控制。
与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益的技术效果：
充分应用了主控PLC的软硬件资源，具有系统结构简单、调整、维护方便、成本低、可靠性高、稳定性强等优点，特别适用于以PLC为核心的比例伺服液压控制系统。
附图说明
图1是电液比例阀PLC驱动控制器电路图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本实用新型，但本实用新型并不仅限于此。
如图1所示，一种电液比例阀PLC驱动控制器，由可编程控制器PLC、与比例阀内第一电磁铁A连接的第一功率放大电路和与比例阀内第二电磁铁B连接的第二功率放大电路构成；可编程控制器PLC与控制电源连接。
其中，第一功率放大电路包括：第一续流二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、以及第一功率放大三极管Q1，第一电阻R1的一端与可编程控制器PLC的第一脉冲宽度调制脉冲信号PWM-1输入端连接，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和第一功率放大三极管Q1的基极，第二电阻R2的另一端连接第一功率放大三极管Q1的发射极和控制电源的地；第一功率放大三极管Q1的集电极连接第一续流二极管D1的正极和比例阀内第一电磁铁A的一端，第一续流二极管D1的负极和比例阀内第一电磁铁A的另一端连接控制电源正极；
第一功率放大电路还包括第一信号指示电路，第一信号指示电路由第一发光二极管L1和第三电阻R3构成，所述的第一发光二极管L1的正极连接控制电源正极，所述的第一发光二极管L1的负极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第一功率放大三极管Q1的集电极、第一续流二极管D1的正极和比例阀内第一电磁铁A的一端；
其中，第二功率放大电路包括：第二续流二极管D2、第五电阻R5、第六电阻R6以及第二功率放大三极管Q2，第五电阻R5的一端与可编程控制器PLC的第二脉冲宽度调制脉冲信号PWM-2输出端连接，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端和第二功率放大三极管Q2的基极，第六电阻R6的另一端连接第二功率放大三极管Q2的发射极和控制电源的地；第二功率放大三极管Q2的集电极连接第二续流二极管D2的正极和比例阀内第二电磁铁B的一端，第二续流二极管D2的负极和比例阀内第二电磁铁B的另一端连接控制电源正极。
第二功率放大电路还包括第二信号指示电路，第二信号指示电路由第二发光二极管L2和第四电阻R4构成，第二发光二极管L2的正极连接控制电源正极，第二发光二极管L2的负极连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第二功率放大三极管Q2的集电极、第二续流二极管D2的正极和比例阀内第二电磁铁B的一端。
根据驱动不同型号比例阀的特性，可对先导电流(用于克服比例阀的死区)、脉冲宽度调制(PWM)周期等参数由PLC内的软件进行设定，以满足不同情况的使用要求。
上述的电液比例阀PLC驱动控制器中，可编程控制器PLC的输出端输出脉冲宽度调制(PWM)信号，加到功率放大电路的输入端，经由功率放大电路进行信号放大后输出大电流PWM控制信号，控制比例阀内电磁铁动作。有信号指示电路存在时，得到的电流PWM控制信号同时输入到PWM信号指示电路，PWM信号指示电路能够更直观地显示出对例阀内电磁铁动作的控制。
上述的电液比例阀PLC驱动控制器的外围电路只包括PWM电流放大输出，其余功能均由PLC中内部模块和应用软件完成。因此，上述的电液比例阀PLC驱动控制器的实质是利用主控PLC的PWM输出功能完成脉宽调制比例阀驱动器的大部分功能。将上述的电液比例阀PLC驱动控制器应用在以PLC为核心的比例伺服液压控制系统中，取消了传统的专用比例阀驱动控制器的使用，而巧妙地采用可编程控制器PLC自带的PWM输出功能，设计一个功率放大电路，利用PWM输出功能与功率放大来实现对比例阀的驱动控制，充分应用了主控PLC的软硬件资源，具有系统结构简单、调整、维修方便、成本低、可靠性高、稳定性强等优点，特别适用于以PLC为核心的比例伺服液压控制系统。
以西门子S7-200PLC为例，可编程控制器PLC采用CPU224XP模块，先导电流设为200mA，PWM周期设为300Hz，功率放大电路中，第一电阻R1、第五电阻R5的电阻为2.7KΩ，第二电阻R2、第六电阻R6的电阻为510Ω，第三电阻R3、第四电阻R4的电阻为4.7KΩ；第一功率放大三极管Q1、第二功率放大三极管Q2的型号为TIP142；第一续流二极管D1、第二续流二极管D2的型号为IN4007；第一发光二极管L1、第二发光二极管L2的参数为5mm、红色；控制电源为DC24V；比例电磁阀为4WRA6W20-10B/24NZ4。
Claims (2)
1.一种电液比例阀PLC驱动控制器，其特征在于，由可编程控制器、与比例阀内第一电磁铁连接的第一功率放大电路和与比例阀内第二电磁铁连接的第二功率放大电路构成；所述的可编程控制器与控制电源连接，所述的第一功率放大电路包括：第一续流二极管、第一电阻、第二电阻、以及第一功率放大三极管，所述的第一电阻的一端与所述的可编程控制器的第一脉冲宽度调制脉冲信号输出端连接，所述的第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一功率放大三极管的基极，第二电阻的另一端连接第一功率放大三极管的发射极和控制电源的地；第一功率放大三极管的集电极连接第一续流二极管的正极和比例阀内第一电磁铁的一端，第一续流二极管的负极和比例阀内第一电磁铁的另一端连接控制电源正极；
所述的第二功率放大电路包括：第二续流二极管、第五电阻、第六电阻以及第二功率放大三极管，所述的第五电阻的一端与所述的可编程控制器的第二脉冲宽度调制脉冲信号输出端连接，所述的第五电阻的另一端连接第六电阻的一端和第二功率放大三极管的基极，第六电阻的另一端连接第二功率放大三极管的发射极和控制电源的地；第二功率放大三极管的集电极连接第二续流二极管的正极和比例阀内第二电磁铁的一端，第二续流二极管的负极和比例阀内第二电磁铁的另一端连接控制电源正极。
2.如权利要求1所述的电液比例阀PLC驱动控制器，其特征在于，所述的第一功率放大电路还包括第一信号指示电路，所述的第二功率放大电路还包括第二信号指示电路；
其中，所述的第一信号指示电路由第一发光二极管和第三电阻构成，所述的第一发光二极管的正极连接控制电源正极，所述的第一发光二极管的负极连接第三电阻的一端，所述的第三电阻的另一端连接所述的第一功率放大三极管的集电极、第一续流二极管的正极和比例阀内第一电磁铁的一端；
所述的第二信号指示电路由第二发光二极管和第四电阻构成，所述的第二发光二极管的正极连接控制电源正极，所述的第二发光二极管的负极连接第四电阻的一端，所述的第四电阻的另一端连接所述的第二功率放大三极管的集电极、第二续流二极管的正极和比例阀内第二电磁铁的一端。
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| CN104390044A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-03-04 | 深圳市麦格米特控制技术有限公司 | 一种基于可编程控制器的电液比例阀控制器 |
| CN111190376A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-05-22 | 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） | 一种适用于农机ecu的比例阀驱动电路及控制方法 |
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