随着电子技术和液压控制技术的发展,电液比例控制技术在工程领域和现代科研中都得到了广泛的应用。采用电液比例技术实现液压机构的定位和同步的问题,以及对力加载过程实现方便、平稳、准确控制的问题日益的得到重视。同时,在工业应用中,金属材料加工、工程机械等对液压位置控制与力加载控制技术的要求更高。因此,研究电液比例控制技术十分有必要。基于教学和科研需要,本课题主要是研究、设计一台用于学习和研究电液比例控制技术应用的教学试验台,实现对液压缸的位置控制及力加载控制的实验研究,并满足相应的功能和性能指标要求。本课题基于PLC的特点和PWM电液比例控制技术的优势,提出了以PLC为控制器、PWM比例阀为控制元件、液压缸为执行机构,应用电液比例控制技术来实现液压缸的位置控制及力加载控制,完成单缸定位、双缸同步及力加载三个实验项目,用Wincc Flexible软件实时监控试验过程的设计方案。课题首先详细介绍了电液比例控制试验台的组成,给出了单缸定位、双缸同步、力加载实验液压控制系统的组成及其工作原理,并完成了相应的液压回路设计和元件选型。然后,在阀控液压缸基础上,完成了液压位置控制与力加载控制系统的数学模型,并进行了PID控制策略下的仿真研究与分析,确定了控制策略。最后,以S7-300PLC为控制器完成了该试验台控制系统的硬件设计及软件编程,并通过控制程序和PID算法实现了对试验系统的有效控制。同时由Wincc Flexible编辑生成人机界面,以Profinet通讯协议方式实现HMI与PLC之间的通讯,实现了对系统运行状况的实时显示和监控,使得实验操控过程更加简便,结果更加直观。经过对该系统调试和实验,结果表明:采用本设计方案,液压缸位置控制及力加载控制系统可以获得较理想的静、动态性能,并能对整个运动过程进行实时监控,对压力、液位、温度等参数进行监测和故障报警,可以较好地应用到工业工程及教学实验中。