螺杆式空气压缩机数字蝶阀的PLC直接控制
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２０ ０ ６年 第 ８期 Nhomakorabea液 压 与 气动
螺 杆 式 空气 压 缩 机 数 字 蝶 阀 的 Ｐ Ｃ直接 控 制 Ｌ
周 明安 赵 志刚 钟德刚２ ， ， Ｔｈ ｅ ＰＬＣ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｆｔ ｅ Ｎｕ ｒ ｌ ｅ ｌ ｅ ｉ ｈ ｐ ｒ ｌＬ ｎ ｏ ｔｏ ｈ ｍｅ ａ ｏ Ｒｅ ｄ Ｖａｖ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｉａ ｏ ｇ
１ 引 言
电机 转动 角度 的大 小 ， 因此 数 字 流 量蝶 阀 的控 制 就取
在中国， 螺杆 式空 气 压 缩 机 以其 优越 性 得 到 了 用
决于步进电机的控制 ， 控制框图如图 ２ 。步进电机可 采用单片机或可编程控制器（ Ｌ ） Ｐ Ｃ 进行控制 ， 特别是 应用到大型机械上 ， 可使其工作稳定 、 维修工作少、 现 场接 口安装方便 ， 成本显著下降 ， 可靠性大大提高 。
２ 数 字控 制蝶 阀 的 Ｐ Ｃ控 制过 程及 方 法 Ｌ
户的认可 ， 并逐步取代活塞式空气压缩机。 目前在螺 杆式空气压缩机进气流量控制中使用奥地利某公司生 产的反比例阀（ １ 控制 ， 以使储气罐 的压力基本 图 ） 可
上保 持稳 定 。该反 比例 阀 的进 口压 力与 出 口压力 在一 定 范 围内成反 比。
出 版 社 ，９ ８ １８ ．
［］ 赵保 经 ． 国集成 电路大 全 ［ ． ２ 中 Ｍ］ 北京 ： 国工业 出版 中
社 ，９ ２ １９ ．
［］ 陈守红 ．自 ５ 动控制技术 及仪表 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 机械工业 出版
社 ，９ ７ １９ ．
［］ 诸静 ． 糊控 制 原理 与应 用 ［ ． 京 ： ３ 模 Ｍ］ 北 机械 工 业 出版
Ｒｏ ｒＣｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｄ Ａｉ ｍ ｒ ｓ ｏ
Ｚ ＨＯＵ ｉｇ ａ ＨＡＯ ｈ— ａ ｇ ， ＨＯＮＧ — ａ Ｍ ｎ —ｎ ，Ｚ Ｚ ｉ ｎ Ｚ ｇ Ｄｅｇ ｎ
（ ．浙江工业大学 浙西分校 ， １ 浙江 衡州
３ ４ ０ ； ．浙江工业大学 ， ２０６２ 浙江 杭州
３５￣ ） １４
摘
要： 采用可 编程控 制 器 直接 控 制数 字蝶 阀 ， 降低 螺 杆 式 空 气压缩 机 的 成本 ， 高控 制精 度 及 可 靠 可 提
｝。文章介绍了 Ｐ Ｃ控制数字蝶 阀的方法， Ｌ 生 Ｌ Ｐ Ｃ梯形图的控制逻辑以及 Ｐ Ｃ控制特性。 Ｌ
关键 词 ： 字蝶 阀 ；步进 电机 ；可 编程控 制 器 数 中图分 类号 ：Ｐ ７ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：００４５ （０ ６０ —０９０ Ｔ ２３ Ｂ １０—８ ８２０ ）８０ ６—２
（）转 角控 制 由步进 电机 的工 作原 理 和特 性 可 １ 知， 给步进电机一个电脉冲， 步进电机就转动一个步进
收稿 日期 ：０ ６０ —０ ２ ０ —３３
１． ０ 小阀瓣（ 形） １ ． 锥 １ 复位小 弹簧
１． ２ 微调旋钮
图 １ 反比例阀结构 图
使用该 阀成本较高， 为此采用步进电机驱动蝶 阀 来代替反 比例阀 ， 当压力传感器 的电脉冲信号经过微 机后处理后发出控制信号 时， 步进 电机转动带动蝶 阀 转动 ， 蝶阀转动角度的大小决定了螺杆式空压机压人 储气罐的空气量 ， 而蝶阀转动角度的大小取决于步进
以得 到充 分满 足 。 ４ 数字 蝶 阀特 性 与 Ｐ Ｃ控 制特性 结论 Ｌ
对 Ｐ Ｃ控 制 的 数 字蝶 阀 进 行 控制 特性 测 试 。实 Ｌ
图 ２ 控 制 系统 框 图
角 ， 带动蝶 阀转动 角。因此 可以根据蝶 阀的偏转 角确定 Ｐ Ｃ输 出脉 冲个数 ： Ｌ
＝ ０ ０ ｔ ｓ ／ ０ ＝ ２ｔ ｍｚ ｃ ｓ ７ ／ ｒ
作者简介 ： 明安 （９４ ）男 ， 江江 山人 ， 师 ， 士 ， 周 １７一 ， 浙 讲 硕 主 要从事液压技术方面的科研和教学工作 。
［ ］ 窦振 中， １ 汪立森 ． Ｉ ＰＣ系列单 片机应 用设计 ［ ．北京 ： Ｍ］ 北
京航空航天大学 出版社 ，９ ９ １９．
［］ 孔 有林 ． ４ 集成运算放大器及其应用 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 人民邮 电
社 ，０ ２ ２０ ．
［］ 赵金凤 ． ６ 工厂电气 自动化控制 ［ ． Ｍ］ 湖北 ： 武汉工业 大学
出 版社 ，９ ５ １９ ．
维普资讯
７ ０
压 与 气动
２
数字蝶阀开闭速度要求较高时 ， 可以用 Ｐ Ｃ中的高速 Ｌ 脉冲发 生器 。不 同 的 Ｐ Ｃ其 高速 脉 冲 的频 率 可达 Ｌ （ ． ～１ 万 Ｈｚ ０６ ） 。对于 数字 蝶 阀的动 态特 性 ， 其频 率可
压力传感器把测得储气罐压力信号转换成电信号 传递给可编程控制器 Ｐ Ｃ Ｐ Ｃ经过计算 、 理后输 Ｌ ，Ｌ 处
出电脉冲指令 ， 经过放 大后进人步进电机控制步进电 机转动 ， 带动蝶阀转动 。如储气罐压力过低 ， 阀完全 蝶 打开 ， 压缩机将空气压人储气罐 中的流量最大； 随着储
１
气罐 中压力的升高 ，Ｌ Ｐ Ｃ控制步进电机转动 ， 使蝶 阀
９ 垫片 ．
１ 阀体 ２ 带 阻尼孔螺钉 ． ．
５ 上弹簧座 ． ６ 大弹簧 ．
３ 螺塞 ．
４ 可调旋钮 ．
８ 活塞 ．
７下 弹簧座 ．
关小 ， 使进入储气罐的空气流量减小 ， 以保正储气罐中 压力 的稳 定 。其控 制系 统 的组 成 如 图 ２ 。 数字控制蝶阀中的主要控制因素 ：
验 时 ， Ｐ Ｃ的计 数器 Ｃ ５控制 数字 蝶 阀 中步 进 电机 以 Ｌ １ 的运行步 数 ； Ｏ口 Ｑ ． 量 档 输 出 电平 控 制 步 进 以 ２ ４流
电机的旋转方向 ， 即蝶阀的旋转方向； 在额定压力下测 量其流 量 。实验 表 明 ： 控 制性 能 与产 品说 明 书 特性 其 基本一致 ， 完全可以满足系统对数字蝶 阀的技术要求 ；
２０ ０ ６年 第 ８期 Nhomakorabea液 压 与 气动
螺 杆 式 空气 压 缩 机 数 字 蝶 阀 的 Ｐ Ｃ直接 控 制 Ｌ
周 明安 赵 志刚 钟德刚２ ， ， Ｔｈ ｅ ＰＬＣ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｆｔ ｅ Ｎｕ ｒ ｌ ｅ ｌ ｅ ｉ ｈ ｐ ｒ ｌＬ ｎ ｏ ｔｏ ｈ ｍｅ ａ ｏ Ｒｅ ｄ Ｖａｖ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｉａ ｏ ｇ
１ 引 言
电机 转动 角度 的大 小 ， 因此 数 字 流 量蝶 阀 的控 制 就取
在中国， 螺杆 式空 气 压 缩 机 以其 优越 性 得 到 了 用
决于步进电机的控制 ， 控制框图如图 ２ 。步进电机可 采用单片机或可编程控制器（ Ｌ ） Ｐ Ｃ 进行控制 ， 特别是 应用到大型机械上 ， 可使其工作稳定 、 维修工作少、 现 场接 口安装方便 ， 成本显著下降 ， 可靠性大大提高 。
２ 数 字控 制蝶 阀 的 Ｐ Ｃ控 制过 程及 方 法 Ｌ
户的认可 ， 并逐步取代活塞式空气压缩机。 目前在螺 杆式空气压缩机进气流量控制中使用奥地利某公司生 产的反比例阀（ １ 控制 ， 以使储气罐 的压力基本 图 ） 可
上保 持稳 定 。该反 比例 阀 的进 口压 力与 出 口压力 在一 定 范 围内成反 比。
出 版 社 ，９ ８ １８ ．
［］ 赵保 经 ． 国集成 电路大 全 ［ ． ２ 中 Ｍ］ 北京 ： 国工业 出版 中
社 ，９ ２ １９ ．
［］ 陈守红 ．自 ５ 动控制技术 及仪表 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 机械工业 出版
社 ，９ ７ １９ ．
［］ 诸静 ． 糊控 制 原理 与应 用 ［ ． 京 ： ３ 模 Ｍ］ 北 机械 工 业 出版
Ｒｏ ｒＣｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｄ Ａｉ ｍ ｒ ｓ ｏ
Ｚ ＨＯＵ ｉｇ ａ ＨＡＯ ｈ— ａ ｇ ， ＨＯＮＧ — ａ Ｍ ｎ —ｎ ，Ｚ Ｚ ｉ ｎ Ｚ ｇ Ｄｅｇ ｎ
（ ．浙江工业大学 浙西分校 ， １ 浙江 衡州
３ ４ ０ ； ．浙江工业大学 ， ２０６２ 浙江 杭州
３５￣ ） １４
摘
要： 采用可 编程控 制 器 直接 控 制数 字蝶 阀 ， 降低 螺 杆 式 空 气压缩 机 的 成本 ， 高控 制精 度 及 可 靠 可 提
｝。文章介绍了 Ｐ Ｃ控制数字蝶 阀的方法， Ｌ 生 Ｌ Ｐ Ｃ梯形图的控制逻辑以及 Ｐ Ｃ控制特性。 Ｌ
关键 词 ： 字蝶 阀 ；步进 电机 ；可 编程控 制 器 数 中图分 类号 ：Ｐ ７ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：００４５ （０ ６０ —０９０ Ｔ ２３ Ｂ １０—８ ８２０ ）８０ ６—２
（）转 角控 制 由步进 电机 的工 作原 理 和特 性 可 １ 知， 给步进电机一个电脉冲， 步进电机就转动一个步进
收稿 日期 ：０ ６０ —０ ２ ０ —３３
１． ０ 小阀瓣（ 形） １ ． 锥 １ 复位小 弹簧
１． ２ 微调旋钮
图 １ 反比例阀结构 图
使用该 阀成本较高， 为此采用步进电机驱动蝶 阀 来代替反 比例阀 ， 当压力传感器 的电脉冲信号经过微 机后处理后发出控制信号 时， 步进 电机转动带动蝶 阀 转动 ， 蝶阀转动角度的大小决定了螺杆式空压机压人 储气罐的空气量 ， 而蝶阀转动角度的大小取决于步进
以得 到充 分满 足 。 ４ 数字 蝶 阀特 性 与 Ｐ Ｃ控 制特性 结论 Ｌ
对 Ｐ Ｃ控 制 的 数 字蝶 阀 进 行 控制 特性 测 试 。实 Ｌ
图 ２ 控 制 系统 框 图
角 ， 带动蝶 阀转动 角。因此 可以根据蝶 阀的偏转 角确定 Ｐ Ｃ输 出脉 冲个数 ： Ｌ
＝ ０ ０ ｔ ｓ ／ ０ ＝ ２ｔ ｍｚ ｃ ｓ ７ ／ ｒ
作者简介 ： 明安 （９４ ）男 ， 江江 山人 ， 师 ， 士 ， 周 １７一 ， 浙 讲 硕 主 要从事液压技术方面的科研和教学工作 。
［ ］ 窦振 中， １ 汪立森 ． Ｉ ＰＣ系列单 片机应 用设计 ［ ．北京 ： Ｍ］ 北
京航空航天大学 出版社 ，９ ９ １９．
［］ 孔 有林 ． ４ 集成运算放大器及其应用 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 人民邮 电
社 ，０ ２ ２０ ．
［］ 赵金凤 ． ６ 工厂电气 自动化控制 ［ ． Ｍ］ 湖北 ： 武汉工业 大学
出 版社 ，９ ５ １９ ．
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７ ０
压 与 气动
２
数字蝶阀开闭速度要求较高时 ， 可以用 Ｐ Ｃ中的高速 Ｌ 脉冲发 生器 。不 同 的 Ｐ Ｃ其 高速 脉 冲 的频 率 可达 Ｌ （ ． ～１ 万 Ｈｚ ０６ ） 。对于 数字 蝶 阀的动 态特 性 ， 其频 率可
压力传感器把测得储气罐压力信号转换成电信号 传递给可编程控制器 Ｐ Ｃ Ｐ Ｃ经过计算 、 理后输 Ｌ ，Ｌ 处
出电脉冲指令 ， 经过放 大后进人步进电机控制步进电 机转动 ， 带动蝶阀转动 。如储气罐压力过低 ， 阀完全 蝶 打开 ， 压缩机将空气压人储气罐 中的流量最大； 随着储
１
气罐 中压力的升高 ，Ｌ Ｐ Ｃ控制步进电机转动 ， 使蝶 阀
９ 垫片 ．
１ 阀体 ２ 带 阻尼孔螺钉 ． ．
５ 上弹簧座 ． ６ 大弹簧 ．
３ 螺塞 ．
４ 可调旋钮 ．
８ 活塞 ．
７下 弹簧座 ．
关小 ， 使进入储气罐的空气流量减小 ， 以保正储气罐中 压力 的稳 定 。其控 制系 统 的组 成 如 图 ２ 。 数字控制蝶阀中的主要控制因素 ：
验 时 ， Ｐ Ｃ的计 数器 Ｃ ５控制 数字 蝶 阀 中步 进 电机 以 Ｌ １ 的运行步 数 ； Ｏ口 Ｑ ． 量 档 输 出 电平 控 制 步 进 以 ２ ４流
电机的旋转方向 ， 即蝶阀的旋转方向； 在额定压力下测 量其流 量 。实验 表 明 ： 控 制性 能 与产 品说 明 书 特性 其 基本一致 ， 完全可以满足系统对数字蝶 阀的技术要求 ；