前言：行业应用介绍

     本加荷控制系统应用于中国电力科学院杆塔试验基地，主要是通过液压力从不同方向的拉伸试验来验证高压杆塔和线缆在实际环境中可能遇到的恶劣情况，保证高压杆塔和线缆的可靠程度，从而为这类产品取得市场准入资格证提供重要的参考依据。

1、系统（电气）概述：

本电气系统在硬件上主要组成部分有：启动电机用的软启动柜，操作台，远程I/0箱和伺服柜。主要有5个恒压变量泵，一个低压泵，循环泵和油冷机以及50根油缸需要控制。

其主要作用为：

（1）实现60根油缸的下位现场闭锁，伸出和缩回动作。

（2）实现液压压力的平稳调节，并能够稳定在所需设定压力值附近。

（3）在传感器故障（压力、温度、流量传感器)、压油和吸油滤油器故障、变量泵电气驱动故障、低压泵电气驱动故障、冷油机电气驱动故障、循环泵电气驱动故障、油位上限、油位下限时在触摸屏上给出报警信息并伴随有警铃报警声响。同时视故障严重程度通过程序限制一些操作。

（4）触摸屏实现动态数据的显示（泵出口压力，油温，流量）和压力以及一些和功能密切相关的基本设定。

1、系统网络结构

  下位控制核心采用OMRON公司的CS1系列PLC,采用分布式控制，PLC对上位计算机使用Ethernet网络进行通信,以实现中控室通过伺服放大器柜来对现场伺服阀的控制。PLC对底层从站使用DeviceNet总线网络进行通信控制。PLC作为下位控制系统的核心，要完成：控制权限切换、控制参数输入、传感器标定、油泵压力显示与控制、系统压力显示与控制、液压油温度显示与控制、系统流量显示控制、电机启停控制、油缸闭锁控制、油缸手动伸缩控制、液位报警控制、滤油报警和上位机的通信。

如下图所示，本系统通过devicenet下接12个远程I/O模块，现场通信最远距离为150M。

1、控制内容

  （1）恒压变量泵压力控制

l测控原理：油泵的压力值由PT输入或上位计算机输入。油泵启动后电磁溢流阀的电磁铁工作，压力传感器监测油泵的出口压力，PLC进行数据采集和显示，并通过以太网上传给上位机。压力PID闭环控制程序写在PLC内，通过压力传感器与设定压力值计算偏差信号，经PID闭环控制程序运算后，向比例放大器送出控制信号，调节比例溢流阀开口，在设定压力值附近实施压力的闭环控制。自动跟随设定压力值的变化。试验完毕，控制程序以一定的斜率自动卸压到0MPa附近实施自动停机。

   （2）低压叶片油泵压力控制

l测控原理：油泵的压力值由PT输入或上位计算机输入。压力传感器监测油泵的出口压力，PLC进行数据采集和显示，并通过以太网上传给上位机。压力开环控制程序写在PLC内，通过压力传感器与设定压力值计算偏差信号，开环控制程序以固定值向比例放大器送出控制信号，固定比例溢流阀开口。油泵的出口压力＜设定压力值时，油泵继续工作，当油泵的出口压力≥设定压力值时，开环控制程序以一定的斜率自动卸压到0MPa附近实施自动停机。控制程序必须自动跟随设定压力值的变化。

l控制效果：被控油泵输出压力在升压和卸压过程中平稳。

   （3）主系统压力控制

l测控原理：主系统压力值由PT输入或上位计算机输入。压力传感器监测主高压管道压力，PLC进行数据采集和显示，并通过以太网上传给上位机。压力PID闭环控制程序写在PLC内，通过压力传感器与设定压力值计算偏差信号，闭环控制程序以一定的斜率向比例放大器送出控制信号，调节比例溢流阀开口。在设定压力值附近实施压力的闭环控制。控制程序必须自动跟随设定压力值的变化。试验完毕，控制程序以一定的斜率自动卸压到0MPa。

控制效果：主系统压力压力在升压和卸压过程中平稳。 

（4）液压油温控制

油液温度要求控制在一定的范围内。此范围可以通过PT屏进行参数设定，也可由上位机给定范围值。PLC通过对温度传感器信号的采集，实现对油温的监测将数据显示在PT屏上，并通过Ethernet网络传送给上位计算机。

在液压管道的最远端有一个电液阀。由于液压管道长，在冬季试验前，需要循环加热管道内液压油，加热时在电气操作台上使该电液阀的电磁铁工作，使高压管道和回油管道接通。泵站的加热器工作，泵站输出的液压油经高压管道流经电液阀，再流经回油管道回油箱。液压油加热到正常温度后，在电气操作台上人工使该电液阀的电磁铁断电，使高压管道和回油管道断开。就可以进行加荷试验了。

（5）流量控制

l控制原理：在电气控制操作台或上位计算机上操作，选择“测流量”时，回油管道上的插装阀电磁铁工作，油液经流量传感器流回油箱，油液流量在操作台显示，并通过Ethernet网络传送给上位计算机。选择“不测流量”时，回油管道上的插装阀电磁铁断电，油液不经过流量传感器，直接流回油箱。

l控制效果：测流量或不测流量切换稳定可靠；

（6）液位报警控制

l控制原理：当油箱油液高于液位上限时，输入开关量信号给PLC，PLC程序输出报警信号。当油箱油液低于液位下限时，输入开关量信号给PLC，PLC程序输出报警信号，同时，自动停止本站所有电机工作。并通过Ethernet网络实时将油箱液位状态传送给上位计算机。

（7）滤油报警控制

控制原理：PLC通过采集油泵电机出油口和进油口滤油继电器的输入、回油滤油继电器的输入。判断发出报警信号的具体位置，电气控制操作台上指示。并通过Ethernet网络实时将油箱液位状态传送给上位计算机。

（8）油缸闭锁控制

l就地闭锁控制：就地闭锁权限最高。试验过程中，在上位计算机伺服控制失控的油缸现场，人工对该油缸执行进行闭锁操作。闭锁电磁铁断电，切断上位计算机对该油缸的伺服控制，人工进行加荷操作时油缸缩回电磁铁工作，停止加荷操作时油缸缩回电磁铁断电。人工进行卸荷操作时油缸伸出电磁铁工作，停止卸荷操作时油缸伸出电磁铁断电。继续进行试验。谁闭锁，谁解锁；

l电气控制操作台闭锁控制：电气控制操作台闭锁权限高于上位计算机闭锁、低于就地闭锁。试验过程中，在电气控制操作台上，人工对上位计算机伺服控制失控的油缸执行进行闭锁操作。闭锁电磁铁断电，切断上位计算机对该油缸的伺服控制，人工进行加荷操作时油缸缩回电磁铁工作，停止加荷操作时油缸缩回电磁铁断电。人工进行卸荷操作时油缸伸出电磁铁工作，停止卸荷操作时油缸伸出电磁铁断电。继续进行试验。谁闭锁，谁解锁；

l上位计算机闭锁控制：上位计算机闭锁权限最低。试验过程中，上位计算机通过电气控制操作台，自动或人工对上位计算机伺服控制失控的油缸执行进行闭锁操作。闭锁电磁铁断电，切断上位计算机对该油缸的伺服控制，在上位计算机上人工进行加荷操作时油缸缩回电磁铁工作，停止加荷操作时油缸缩回电磁铁断电。在上位计算机上人工进行卸荷操作时油缸伸出电磁铁工作，停止卸荷操作时油缸伸出电磁铁断电。继续进行试验。谁闭锁，谁解锁；

            液压间泵站图                  现场杆塔测试图

4、触摸屏

    主要对油泵压力、系统压力、油液温度、系统流量等信息。并可以对必要的系统参数进行设定。

    结束语：当然在本系统中压力控制程序没有调用现成的模块，而是自己根据现场的实际情况来编写和调试的，因此更能贴近现场系统，使其更加稳定出色。而divcenet现场网络的应用也让信号的传输更加稳定可靠，当然在这个液压系统加荷中还有很多可圈可点的地方，在这里就不一一做详细的说明，总之，这样的控制方式是值得在很多液压系统中推广的。