專利名稱：電液比例閥plc驅(qū)動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電控設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及比例伺服液壓控制系統(tǒng)中的電液比例閥 PLC驅(qū)動(dòng)控制器。
背景技術(shù)：
比例伺服液壓控制系統(tǒng)由機(jī)械液壓控制部分和電氣控制部分組成，其中，電氣控 制部分采用可編程控制器(PLC)，機(jī)械液壓控制部分主要為電液比例閥，通過閥內(nèi)比例電磁 鐵根據(jù)輸入的電流信號產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，使工作閥閥芯產(chǎn)生位移，閥口尺寸發(fā)生改變并以此 完成與輸入電流成比例的壓力、流量輸出，也可以以機(jī)械、液壓或電的形式進(jìn)行反饋。其中， 比例閥控制電路往往采用專用的比例閥驅(qū)動(dòng)控制器，這種專用的比例閥驅(qū)動(dòng)控制器如從國 外的專業(yè)制造廠家購買成本非常高，而目前國內(nèi)各廠家設(shè)計(jì)制造的又存在電路較復(fù)雜、可 靠性、安全性不高等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高且易于維護(hù)的電液比例閥PLC 驅(qū)動(dòng)控制器。一種電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器，由可編程控制器(PLC)、與比例閥內(nèi)第一電磁 鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內(nèi)第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構(gòu)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(xù)流二極管、第一電 阻、第二電阻、以及第一功率放大三極管，所述的第一電阻的一端與所述的可編程控制器的 第一脈沖寬度調(diào)制(PWM)脈沖信號輸出端連接，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管的基極，第二電阻的另一端連接第一功率放大三極管的發(fā)射極 和控制電源的地；第一功率放大三極管的集電極連接第一續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第 一電磁鐵的一端，第一續(xù)流二極管的負(fù)極和比例閥內(nèi)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(xù)流二極管、第五電阻、第六電阻以及第二功 率放大三極管，所述的第五電阻的一端與所述的可編程控制器的第二脈沖寬度調(diào)制(PWM) 脈沖信號輸出端連接，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管的發(fā)射極和控制電源的地；第二功 率放大三極管的集電極連接第二續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵的一端，第二續(xù) 流二極管的負(fù)極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵的另一端連接控制電源正極。優(yōu)選的技術(shù)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(fā)光二極管 和第三電阻構(gòu)成，所述的第一發(fā)光二極管的正極連接控制電源正極，所述的第一發(fā)光二極 管的負(fù)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管 的集電極、第一續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第一電磁鐵的一端；所述的第二信號指示電
3路由第二發(fā)光二極管和第四電阻構(gòu)成，所述的第二發(fā)光二極管的正極連接控制電源正極， 所述的第二發(fā)光二極管的負(fù)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 第二功率放大三極管的集電極、第二續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵的一端。優(yōu)選的技術(shù)方案中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)不同型號比例閥的特性，還可對先導(dǎo)電流(用于克 服比例閥的死區(qū))、脈沖寬度調(diào)制(PWM)周期等參數(shù)由PLC內(nèi)的軟件進(jìn)行設(shè)定，以滿足不同 情況的使用要求。本實(shí)用新型中，由于線圈在通過電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)電流消失 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢會(huì)對電路中的元件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于元件的反向擊穿電壓 時(shí)，會(huì)對三極管等元件造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端，當(dāng)流過線圈中的電流消失 時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢通過二極管和線圈構(gòu)成的回路而消耗掉，從而保護(hù)了電路中的 其它元件的安全。本實(shí)用新型的電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器中，可編程控制器的輸出端輸出脈沖寬 度調(diào)制(PWM)信號，加到功率放大電路的輸入端，經(jīng)由功率放大電路進(jìn)行信號放大后輸出 大電流PWM控制信號，控制比例閥內(nèi)電磁鐵動(dòng)作。優(yōu)選的技術(shù)方案中得到的電流PWM控制 信號同時(shí)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(nèi)電磁 鐵動(dòng)作的控制。本實(shí)用新型中，PLC驅(qū)動(dòng)控制器的外圍電路只包括PWM電流放大輸出，其余功能均 由PLC中內(nèi)部模塊和應(yīng)用軟件完成。因此，本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)是利用主控PLC的PWM輸出 功能完成脈寬調(diào)制比例閥驅(qū)動(dòng)器的大部分功能。本實(shí)用新型應(yīng)用在以PLC為核心的比例伺 服液壓控制系統(tǒng)中，取消了傳統(tǒng)的專用比例閥驅(qū)動(dòng)控制器的使用，而巧妙地采用可編程控 制器自帶的PWM輸出功能，設(shè)計(jì)一個(gè)功率放大電路，利用PWM輸出功能和功率放大器來實(shí)現(xiàn) 對比例閥的驅(qū)動(dòng)控制。本實(shí)用新型中，可編程控制器的輸出端可同時(shí)輸出多個(gè)脈沖寬度調(diào)制PWM信號， 按相同的電路及原理對多個(gè)比例閥內(nèi)電磁鐵動(dòng)作進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下的有益的技術(shù)效果充分應(yīng)用了主控PLC的軟硬件資源，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整、維護(hù)方便、成本低、 可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統(tǒng)。

圖1是電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型并不僅限于此。如圖1所示，一種電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器，由可編程控制器PLC、與比例閥內(nèi)第 一電磁鐵A連接的第一功率放大電路和與比例閥內(nèi)第二電磁鐵B連接的第二功率放大電路 構(gòu)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(xù)流二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2、以 及第一功率放大三極管Ql，第一電阻Rl的一端與可編程控制器PLC的第一脈沖寬度調(diào)制脈 沖信號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管Ql的基極，第二電阻R2的另一端連接第一功率放大三極管Ql的發(fā)射極和控制電源 的地；第一功率放大三極管Ql的集電極連接第一續(xù)流二極管Dl的正極和比例閥內(nèi)第一電 磁鐵A的一端，第一續(xù)流二極管Dl的負(fù)極和比例閥內(nèi)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(fā)光二極 管Ll和第三電阻R3構(gòu)成，所述的第一發(fā)光二極管Ll的正極連接控制電源正極，所述的第 一發(fā)光二極管Ll的負(fù)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 三極管Ql的集電極、第一續(xù)流二極管Dl的正極和比例閥內(nèi)第一電磁鐵A的一端；其中，第二功率放大電路包括第二續(xù)流二極管D2、第五電阻R5、第六電阻R6以及 第二功率放大三極管Q2，第五電阻R5的一端與可編程控制器PLC的第二脈沖寬度調(diào)制脈沖 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管Q2的發(fā)射極和控制電源的 地；第二功率放大三極管Q2的集電極連接第二續(xù)流二極管D2的正極和比例閥內(nèi)第二電磁 鐵B的一端，第二續(xù)流二極管D2的負(fù)極和比例閥內(nèi)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(fā)光二極 管L2和第四電阻R4構(gòu)成，第二發(fā)光二極管L2的正極連接控制電源正極，第二發(fā)光二極管 L2的負(fù)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管Q2的集 電極、第二續(xù)流二極管D2的正極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵B的一端。根據(jù)驅(qū)動(dòng)不同型號比例閥的特性，可對先導(dǎo)電流(用于克服比例閥的死區(qū))、脈沖 寬度調(diào)制(PWM)周期等參數(shù)由PLC內(nèi)的軟件進(jìn)行設(shè)定，以滿足不同情況的使用要求。上述的電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器中，可編程控制器PLC的輸出端輸出脈沖寬度 調(diào)制(PWM)信號，加到功率放大電路的輸入端，經(jīng)由功率放大電路進(jìn)行信號放大后輸出大 電流PWM控制信號，控制比例閥內(nèi)電磁鐵動(dòng)作。有信號指示電路存在時(shí)，得到的電流PWM控 制信號同時(shí)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(nèi)電 磁鐵動(dòng)作的控制。上述的電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器的外圍電路只包括PWM電流放大輸出，其余功 能均由PLC中內(nèi)部模塊和應(yīng)用軟件完成。因此，上述的電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器的實(shí)質(zhì) 是利用主控PLC的PWM輸出功能完成脈寬調(diào)制比例閥驅(qū)動(dòng)器的大部分功能。將上述的電液 比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器應(yīng)用在以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統(tǒng)中，取消了傳統(tǒng)的專 用比例閥驅(qū)動(dòng)控制器的使用，而巧妙地采用可編程控制器PLC自帶的PWM輸出功能，設(shè)計(jì)一 個(gè)功率放大電路，利用PWM輸出功能與功率放大來實(shí)現(xiàn)對比例閥的驅(qū)動(dòng)控制，充分應(yīng)用了 主控PLC的軟硬件資源，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整、維修方便、成本低、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統(tǒng)。以西門子S7-200PLC為例，可編程控制器PLC采用CPU224XP模塊，先導(dǎo)電流設(shè)為 200mA, PWM周期設(shè)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 一功率放大三極管Q1、第二功率放大三極管Q2的型號為ΤΙΡ142 ；第一續(xù)流二極管D1、第二 續(xù)流二極管D2的型號為ΙΝ4007 ；第一發(fā)光二極管Li、第二發(fā)光二極管L2的參數(shù)為5mm、紅
5色；控制電源為DC24V ；比例電磁閥為4WRA6W20-10B/24NZ4。
權(quán)利要求一種電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，由可編程控制器、與比例閥內(nèi)第一電磁鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內(nèi)第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構(gòu)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(xù)流二極管、第一電阻、第二電阻、以及第一功率放大三極管，所述的第一電阻的一端與所述的可編程控制器的第一脈沖寬度調(diào)制脈沖信號輸出端連接，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管的基極，第二電阻的另一端連接第一功率放大三極管的發(fā)射極和控制電源的地；第一功率放大三極管的集電極連接第一續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第一電磁鐵的一端，第一續(xù)流二極管的負(fù)極和比例閥內(nèi)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(xù)流二極管、第五電阻、第六電阻以及第二功率放大三極管，所述的第五電阻的一端與所述的可編程控制器的第二脈沖寬度調(diào)制脈沖信號輸出端連接，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管的發(fā)射極和控制電源的地；第二功率放大三極管的集電極連接第二續(xù)流二極管的正極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵的一端，第二續(xù)流二極管的負(fù)極和比例閥內(nèi)第二電磁鐵的另一端連接控制電源正極。
2.如權(quán)利要求1所述的電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，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(fā)光二極管和第三電阻構(gòu)成，所述的第一發(fā)光 二極管的正極連接控制電源正極，所述的第一發(fā)光二極管的負(fù)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管的集電極、第一續(xù)流二極管的正極 和比例閥內(nèi)第一電磁鐵的一端；所述的第二信號指示電路由第二發(fā)光二極管和第四電阻構(gòu)成，所述的第二發(fā)光二極管 的正極連接控制電源正極，所述的第二發(fā)光二極管的負(fù)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管的集電極、第二續(xù)流二極管的正極和比例 閥內(nèi)第二電磁鐵的一端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電液比例閥PLC驅(qū)動(dòng)控制器，由可編程控制器、與比例閥內(nèi)第一電磁鐵連接的第一功率放大電路和與比例閥內(nèi)第二電磁鐵連接的第二功率放大電路構(gòu)成。本實(shí)用新型利用主控PLC的PWM輸出功能完成脈寬調(diào)制比例閥驅(qū)動(dòng)器的大部分功能，應(yīng)用在以PLC為核心的比例伺服液壓控制系統(tǒng)中，取消了傳統(tǒng)的專用比例閥驅(qū)動(dòng)控制器的使用，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低了成本，提高了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，并且易于調(diào)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(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者鄭輝 申請人:杭州三和電控設(shè)備有限公司