液压机的PLC控制

液压机的PLC控制 河北联合大学轻工学院 QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY 设计(论文) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目:液压机的PLC控制 —应用于模具成型 学生姓名:黄绍川 学 号:200915470204 专业班级:09自动化2班 学 部:信息科学与技术 指导教师:刘晓悦 教授 2013年05月30日 摘 要 摘 要 四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀等组成。液压机采用PLC控制系统，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。该系列液压机具有独立的动力机构和电气系统，并采用按钮集中控制，可实现手动和自动两种操作方式。 YB32—200液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作简单。在本设计中，通过查阅大量文献资料，介绍了液压缸的原理，拟订了液压原理图。介绍了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。主缸的速度换接与安全行程限制通过行程开关来控制;为了保证零件的成型质量，液压系统中设置保压回路，通过保压使工件稳定成型;为了防止产生液压冲击，系统中设有泄压回路，确保设备安全稳定的工作。本设计对液压机进行了PLC改造，以对液压机进行醒PLC控制，进一步实现对液压机半自动控制。 关键词:四柱液压机;模具成型;PLC -I- Abstract Abstract Four-column hydraulic machine composed of a host machine and a control mechanism is composed of two parts. Hydraulic machine part comprises a hydraulic cylinder, beam, column and liquid filling device. The power mechanism composed of oil tank, the high-pressure pump, control system, motor, pressure valve, valve etc.. Hydraulic machine used PLC control system, to realize the energy conversion through the pump and the oil cylinder and hydraulic valve, regulation and delivery, to complete all of the action cycle. The series hydraulic machine is an independent body and the electrical power system, and centralized control buttons used, can realize the manual and automatic two kinds of mode of operation. The structure of YB32 - 200 hydraulic machine is a compact, reliable, fast speed, low energy consumption, low noise, pressure and stroke can be adjusted within a specified range, simple operation. In this design, through the consult massive literature material, introduces the principle of the hydraulic cylinder, hydraulic schematic diagram for. The hydraulic pump, the motor, control valves, filters and other hydraulic components and auxiliary components. Master cylinder speed access and safety travel restrictions to control by the travel switch; in order to ensure the quality of molding parts, hydraulic system set packing loop, through the packing work-piece forming stable; in order to prevent hydraulic shock, pressure relief system with a loop, ensure that the equipment safe and stable work. The design of the PLC transformation of hydraulic machine, hydraulic machine is up to PLC control, further realize the automatic control of hydraulic machine half. Keywords: four-pillar hydraulic machine; mold; PLC -II- 目录 目 录 摘 要 ....................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................................................................. 1 1.1 概述 ............................................................................................................. 1 1.2 发展趋势 ..................................................................................................... 2 1.3 液压传动系统的组成 .................................................................................. 3 1.4 课题来源 ..................................................................................................... 4 第2章 液压机本体机构介绍 .................................................................................. 5 2.1 液压机结构组成 ......................................................................................... 5 2.2 液压机的工作原理...................................................................................... 6 2.3 四柱式液压机相关参数 .............................................................................. 6 2.4 四柱式液压机工作循环简介 ...................................................................... 7 2.5 液压机各部件设计...................................................................................... 8 2.5.1 液压缸的类型 .................................................................................... 8 钢筒的连接结构 ................................................................................ 8 2.5.2 2.5.3 缸口部分结构 .................................................................................... 8 2.5.4 缸底结构 ........................................................................................... 9 2.5.5 油缸放气装置 .................................................................................... 9 2.5.6 缓冲装置 ........................................................................................... 9 2.5.7 立柱连接形式 ...................................................................................10 2.5.8 立柱的导向装置 ............................................................................... 11 2.5.9 限程套 ..............................................................................................12 2.5.10 底座 ................................................................................................13 2.6 活动横梁结构简介.....................................................................................13 2.6.1 活动横梁的主要作用 .......................................................................13 2.6.2 活塞与横梁的连接 ...........................................................................13 2.6.3 下横梁结构简介 ...............................................................................14 2.6.4 各横梁参数的确定 ...........................................................................14 2.7 YB32—200液压机油压泵简介 ..................................................................14 2.7.1 油压泵类型 ......................................................................................14 2.7.2 油压泵简介 ......................................................................................14 2.8 液压泵工作原理 ........................................................................................15 第3章 液压系统及元件简介 .................................................................................16 3.1 四柱液压机总体布局 .................................................................................16 3.2 液压系统原理 ............................................................................................17 3.3 液压工作原理 ............................................................................................17 3.4 系统 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图 ................................................................................................20 3.5 管道及接头 ................................................................................................21 3.6 管道 ............................................................................................................21 3.7 液压控制阀的简介.....................................................................................22 3.7.1 先导式溢流阀 ...................................................................................22 3.7.2 节流阀 ..............................................................................................22 -III- 目录 3.7.3 单向阀 ..............................................................................................23 3.7.4 电磁换向阀 ......................................................................................23 3.7.5 顺序阀 ..............................................................................................23 第4章 PLC简介及控制原理 ................................................................................24 4.1 PLC概述.....................................................................................................24 4.2 PLC基本结构 .............................................................................................24 4.3 PLC工作原理 .............................................................................................25 4.4 PLC的特点 .................................................................................................26 4.5 PLC型号的选择 .........................................................................................27 4.6 三菱FX2N-48MR型PLC简介 ................................................................27 4.7 PLC外部接线图 .........................................................................................28 4.8 I/O分配 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ...................................................................................................29 4.9 液压机主要工艺流程图 .............................................................................30 4.10 PLC的梯形图设计 ...................................................................................30 4.11 液压机的PLC控制原理 ..........................................................................31 结 论 .....................................................................................................................33 参考文献 .................................................................................................................34 辞 .....................................................................................................................35 谢 附 录 .....................................................................................................................36 -IV- 第1章 绪论 第1章 绪论 1.1 概述 液压机是利用液体来传递压力的液压设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。 液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。本机器采用三梁四柱结构形式，机身由工作台、滑块、上横梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。液压机在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，快速性能好，工作平稳、噪音小. 适用于金属材料压制工艺,如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、冷热挤压金属等同样适应于非金属材料，如塑料、玻璃钢、粉末冶金、绝缘材料等压制成型，以及有关压制方面的新工艺、新技术的试验研究等。已经广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。 在制品成型生产中液压机成为应用最广的一种设备。问世以来发展很快，目前已成为工业生产中必不可少的设备之一。基于液压机在生产工作中的广泛使用，液压机本身在各个工业生产部门中得到广泛应用。例如管、线、型材挤压;板材成型;胶合板压制、打包;粉末冶金、塑料及橡胶制品成型;轮轴压装、校直;人造金刚石、耐火砖压制等。各品种液压机的不断更新产品，促进了国内外各工业的迅速崛起。随着液压技术以及微型电子技术的发展和普及应用，液压机的应用进一步的发展。 主机和液压系统是液压机两大组成部分，近年来由于技术发展逐步成熟，国内和国外机型没有较大差距，主要差别就是加工工艺和安装。良好的工艺使机器在冷却、过滤及防止振动和冲击方面，有较大改善。尤其是集成块可以进行专业性的生产，其质量高、性能可靠性高且设计的周期相对来说较短。 最近几年在集成块基础上发展的新型液压元件的组成的回路也有其特别的优点，它不用其它的连接件结构更为紧凑，体积也相对变得更小，重量也变得更轻不需要管件连接，从而消除了因为接头、油管引起的泄漏、噪声和振动。逻辑插装阀体积小、重量轻、密封性好、功率损耗小、动作速度快、易集成的特点， -1- 河北联合大学轻工学院 自从液压机开始出现，直至如今已得到了很快的发展。液压机的发展不单单体现在控制系统上，也表现在高速、高效、低消耗;机电一体化，正是合理利用机械与电子的技术促使整个液压系统的完善;自动化和智能化，实现对整个系统的自动诊断与调整，有故障预处理功能;液压元件集成化与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化，已经有效防止泄露和污染等诸多个方面。 本设计题目的要求是按照液压系统规定的动作图表驱动电机、选择规定的工作方式，在发讯元件的指令下，使有关电磁铁的动作以完成点动和半自动循环指定的工艺动作。设电气控制箱，除依据机器部分的需要必须分散安装于各处的电器元件(如:电动机、电磁铁、接近开关、压力继电器)外，其它电器均集中安装在电气控制箱内，操作人员只需操纵相应的开关按扭，即可对机器进行操作。 由于继电器接触器控制是采用固定接线的硬件实现逻辑。如果生产任务或生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触控制，使用继电器数量多，控制系统体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。而PLC控制能改善继电器控制器上述的不足, PLC可靠性高，抗干扰能力强,通用性强，控制程序可变，使用方便,功能强，适应面广,编程简单，容易掌握;体积小、重量轻、功耗低、维护方便,减少了控制系统的设计及施工的工作量等特点,所以设计时我们采用PLC能集中且较方便地制。 1.2 发展趋势 在制品成型生产中液压机成为应用最广的一种设备。问世以来发展很快，目前已成为工业生产中必不可少的设备之一。基于液压机在生产工作中的广泛使用，液压机本身在各个工业生产部门中得到广泛应用。例如管、线、型材挤压;板材成型;胶合板压制、打包;粉末冶金、塑料及橡胶制品成型;轮轴压装、校直;人造金刚石、耐火砖压制等。各品种液压机的不断更新产品，促进了国内外各工业的迅速崛起。随着液压技术以及微型电子技术的发展和普及应用，液压机的应用进一步的发展。 一般工业控制机控制的方式是在计算机控制技术成熟的基础上采用的一种技术很高的控制方式。这种控制方式主要以工业控制机或单板/单片机作为主控单元，然后通过外围接口器件(D/A，A/D板等)或者直接应用各类阀实现对液压系统的控制，与此同时利用各类传感器组成闭环回路控制系统，从而达到比较准确的控制要求。此种方法的主要控制特点有如下几点: (1)控制精度提高。数字控制行程长度和工作的行程与早期的机械形式开 -2- 第1章 绪论 关控制相比，精度有相当大的提高。控制精度达到0.05mm。 (2)良好的人为操纵能力，易操作。例如:BROWN BOGGS公司的相关产品，可凭借数字面板显示输入输出压力、快进和回程速度、压制的速度以及保压/停机时间参数，大大降低了生产中的强度。 (3)易实现对工作参数的单独调整。经过对控制参数的单独控制，整理好被加工材料的流动性，可进行复杂工件以及不对称工件的加工。 (4)可轻易于实现高速化，提高生产效率。例如美国的FERRA公司采用了电子微处理控制这样的方式，工作循环与以相比前快60%。 (5)针对高速下的换向冲击用软件来消除，以此来降低噪声，提升系统的 稳定性。 (6)有预存工作模式，对于不同工件的工艺过程或者工艺参数提前存储和 重复 用，减小调整时间。这个特点与柔性加工时的要求相适应。 (7)生产线的集成控制，形成柔性生产线与上位机进行通讯并且实现调度控制 液压机的发展不单单体现在控制系统上，也表现在高速、高效、低消耗;机电一体化，正是合理利用机械与电子的技术促使整个液压系统的完善;自动化和智能化，实现对整个系统的自动诊断与调整，有故障预处理功能;液压元件集成化与标准化，已经有效防止泄露和污染等诸多个方面。 综合上面所阐述，液压机的迅速发展促进了生产力的发展。随着电气控制技术与液压传动技术的不断发展进步，液压机本身的自动化程度还有加工精度都将进一步得到提高，进而实现智能化控制。 1.3 液压传动系统的组成 液压传动的基本原理:液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 液压系统主要由:动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压马达)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1、动力元件(油泵) 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能;是液压传动中的动力部分。 -3- 河北联合大学轻工学院 2、执行元件(油缸、液压马达) 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式)、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。 5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 1.4 课题来源 液压传动和机械相比，具有许多优点，因此在机械工程中，液压传动被广泛应用，液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的一种形式，他通过能量转换装置(如液压泵)，原动机的机械能转变为液体的液压力能，然后通过封闭管道，控制元件等，由另一能量装置(如液压缸，液压马达)将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。 最近几年在集成块基础上发展的新型液压元件的组成的回路也有其特别的优点，它不用其它的连接件结构更为紧凑，体积也相对变得更小，重量也变得更轻不需要管件连接，从而消除了因为接头、油管引起的泄漏、噪声和振动。逻辑插装阀体积小、重量轻、密封性好、功率损耗小、动作速度快、易集成的特点，自从液压机开始出现，直至如今已得到了很快的发展。 可编程控制器(PLC)是在继电器控制和计算机控制发展趋势的基础上开发是出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，用讯技术融为一体的新型工业自动控制装置，目前已广泛的应用于各种成产机械以及自动化生产的过程中。 本次设计采用的是以油为介质的YB32—200型四柱万能液压机，并对其进行PLC改造，以对其进行PLC控制，该液压机主缸最大压制力为2000KN，液压机要求液压系统完成的主要动作是:主液压缸驱动滑块快速下行，慢速加压，保压延时，快速返回及在任意点停止;顶出缸活塞的顶出，退回等，它的电气控制方式有调整(点动动作)、手动及半自动三种操作方式，课实现定压和定程两种工艺方式，这次的设计用的是定压的工艺方式，对液压机半自动的操作方式进行PLC改造。 -4- 第2章 液压机本体机构介绍 第2章 液压机本体机构介绍 2.1 液压机结构组成 四柱液压机主要由主机、液压控制系统、电气控制系统三部分组成。其中主机包括工作台、导柱、滑块、上缸、顶出缸等结构;液压系统由控制元件、执行元件、辅助元件、动力装置、工作介质等组成;电气控制控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关、电器控制柜等组成。 四柱式液压机组成结构如2.1图所示 图2.1 四柱式液压机组成结构图 1—冲液箱; 2—上缸; 3—上横梁; 4—滑块; 5—导向立柱; 6—下横梁; 7—顶出缸 -5- 河北联合大学轻工学院 2.2 液压机的工作原理 四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为积式油泵。为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。低压(油压小于2.5MP)用齿轮泵;中压(油压小于6.3MP)用叶片泵;高压(油压小于32.0MP)用柱塞泵。各种可塑性材料的压力加工和成形，如不锈钢板钢板的挤压、弯曲、拉伸及金属零件的冷压成形，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。 四柱液压机的动作顺序通过电气系统、液压系统控制，控制顺序框图如图2.2所示 启动 电气系统 液压系统 液压机主机 行程开关 手动 图2.2 四柱式液压机控制顺序图 从上面的控制顺序框图可以看出，液压机的工作原理由电气控制系统控制液压系统，液压控制系统再控制主机工作，主机动作触及行程开关，将信号反馈给电气控制系统，实现循环控制 2.3 四柱式液压机相关参数 200吨液压机设计要求 -6- 第2章 液压机本体机构介绍 1、 主缸公称压力 2000kN 2、 主缸回程力 500KN 3、 工进时最大工作压力 25MPa 4、 顶出缸公称压力 400kN 5、 滑块距工作台最大距离 1200 mm 6、 滑块行程 700 mm 7、 顶出行程 250mm 8、 滑块速度 空程速度 60mm/s 挤压速度 4 mm/s 回程 20mm/s 9、 顶出速度 顶出 30mm/s 回程 60mm/s 10、工作台中心孔 Φ100 mm 11、工作台面大小 根据设备稳定性进行设计。(2200*1600，1600*1600,3150*2000) 2.4 四柱式液压机工作循环简介 四柱液压机工作循环图如图2.3所示 原位 快速 慢速 保压 快速 原位 行 停止 下行 加压 延时 返回 停止 程 S 顶 退 原位停止 出 停留 回 时间t 图2.3 四柱液压机工作循环图 四柱液压机工作循环如上图所示，滑块在自重的作用下快速下行，碰到行程 -7- 河北联合大学轻工学院 开关后由快进变为工进，随后进行加压、保压。保压时间完成后，滑块快速回程，直到回到原来的位置，停止运动，图的下部分表示顶出缸的工作循环过程，主缸快进、工进、保压、退回停止后，顶出缸才运动，将工件顶出。 2.5 液压机各部件设计 2.5.1 液压缸的类型 液压缸原理图如图2.4所示 图2.4 双作用单活塞杆液压缸 液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动，从图可见，油缸被活塞头分隔为两腔，侧面有两个进油口，因此，可以获得往复的运动。实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸，在中小型液压机上应用最广。 2.5.2 钢筒的连接结构 YB30—200液压机中上、下缸都选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。上缸采用前端法兰安装，下缸采用后端法兰安装。 2.5.3 缸口部分结构 缸口部分采用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。 -8- 第2章 液压机本体机构介绍 2.5.4 缸底结构 缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中大多采用平底结构。圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此，在相同应力，重量较轻。另外，在整体铸造的结构中，圆形缸底有助于消除过渡处的铸造缺陷。但是，在液压机上所使用的油缸一般壁厚均较大，而缸底的受力总是较缸壁小。因此，上述优点就显得不太突出，这也是目前在整体结构中大多采用平底结构的一个原因。然而整体结构的共同缺点为缸孔加工工艺性差，更换密封圈时，活塞不能从缸底方向拆出，但由于较可拆式缸底结构受力情况好、结构简单、可靠，因此在中小型液压机中使用也较广。 YB30—200液压机选用的是平底结构。 2.5.5 油缸放气装置 通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作。排气阀的结构形式包括整体式和组合式。YB32--200液压机整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。 2.5.6 缓冲装置 缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外。 缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，便于设计，降低制造成本，YB32—200液压机采用此种节流缓冲方式。 -9- 河北联合大学轻工学院 2.5.7 立柱连接形式 立柱式机架是常见的机架形式，一般由4根立柱通过螺母将上、下横梁紧固地连结在一起，组成一个刚性的空间框架。在这个框架中，既安装了液压机本体的主要零部件，又在液压机工作时，承受液压机的全部工作载荷，并作为液压机运动部分的导向。整个机架的刚度与精度，在很大程度上取决于立柱与上、下横梁的连接形式与连接的紧固程度，连接图如图2.5所示。 图2.5 中、小型液压机立柱连结形式 在中、小型液压机中，常用的连结形式有以下4种: 1. 立柱用台肩分别支承上、下横梁，然后用外锁紧螺母上、下予以锁紧。这种结构中，上横梁下表面(工作台)上表面间的距离与平行度，全靠4根立柱台肩间尺寸的一致性来保证，因此装配简单，不需调整，装配后机架的精度也无法调整，且对立柱台肩间尺寸精度的加工要求很高。因此，这种结构仅在无精度要求的小型简易液压机中采用。 2. 内外螺母式，即在立柱上分别用内、外两个螺母来固定上、下横梁，用内螺母来起上述台肩的支承作用，用外锁紧螺母上、下予以锁紧。上横梁下表面的水平度以及下横梁(工作台)上表面的水平度，两个表面之间的平行度与间距的保持，全靠安装时内螺母的调整，因此，对立柱的有关轴向尺寸要求不高，但 -10- 第2章 液压机本体机构介绍 对立柱螺纹精度(与立柱轴线的平行度)及内螺母精度(内螺母的螺纹对于上、下横梁贴合面的垂直度)要求较高，安装时调整比较麻烦。 3. 在与上横梁连结处用台肩代替内螺母，精度调节和加工均不很复杂，但立柱预紧不如第2种方便。 4. 与第3种形式基本相同，只是在下横梁处用台肩代替内螺母，但精度调节比第3种简便可靠。 YB30—200液压机用的是第四种连结方式。组合式立柱螺母如图2.6所示。 图2.6 组合式立柱螺母 2.5.8 立柱的导向装置 活动横梁运动及工作时，一般以立柱为导向，由于活动横梁往复运动频繁，且在偏心加压时有很大的侧推力，因此，不可能让活动横梁与立柱直接接触，互相磨损，必须选择耐磨损、易更换的材料作为两者之间的导向装置。导向装置的质量直接关系到活动横梁的运动精度及被加工件的尺寸精度，也会影响到工作缸密封件与导向面的磨损情况，对模具寿命及机身的受力情况也均有影响，为此，必须合理选择导向装置的结构及配合要求，YB32—200导套结构如图2.7所示。 -11- 河北联合大学轻工学院 图2.7 导套 导向装置可分为导套与平面导板两大类。 导套 对于圆截面的立柱，都是在活动横梁的立柱孔中采用导套结构，又可分为圆柱面导套和球面导套。 圆柱面导套 在活动横梁的立柱孔中，各装有上、下两个导套，它们由两 003~5半组成，为了拆装方便，两半导套的剖分面最好有的斜度，导套两端装有防尘用的毡垫。这种导套结构简单，制造方便。 YB30—200液压机用这种形式的导套。 2.5.9 限程套 为防止运动部分超程，有些液压机在下横梁的4个立柱上安装限程套，一般为对开式，上、下两端应平行，4个限程套高度应一致，内孔比立柱直径大1-2mm，用铸铁制造，YB32—200立柱安装限程套结构如图2.8所示。 -12- 第2章 液压机本体机构介绍 图2.8 立柱安装限程套 2.5.10 底座 底座安装于工作台下部，与基础相连。底座仅承受机器之总重量。底座材料可选用铸铁件或焊接结构。主要考虑到外形的美观，对精度无要求。 2.6 活动横梁结构简介 2.6.1 活动横梁的主要作用 与工作缸柱塞杆连接传递液压机的压力，通过导向套沿立柱导向面上下往复运动;安装固定模具及工具等。因此需要有较好的强度、刚度及导向结构。活动横梁上部与工作缸柱塞相连，下部与上模座相连，梁体结构和受力状态都很复杂。当液压机工作时，高压液体作用于柱塞的力是通过活动横梁及上砧传递到锻件上而做功，活动横梁的上下运动则依靠梁与立柱的导向装置。 2.6.2 活塞与横梁的连接 刚性连接 柱塞下端插入活动横梁内。 此种连接方式在偏心载时，柱塞跟随活动横梁一起倾斜，将动梁所受偏心力矩的一部分传给工缸导向套，使导向套承受侧向水平推力或一对力偶，从而加剧导向套及封的磨损。单缸液压机或三缸液压机的中 -13- 河北联合大学轻工学院 间工作缸多采取此种结构。在活塞杆焊接法兰用螺钉与横梁连接，用12根M30的螺钉，达到预紧的目的。 2.6.3 下横梁结构简介 下横梁的刚度要求应略严一些，以保证整个压机的刚性。下横梁直接与立柱、拉杆、工作台、回程缸和顶出器相连，梁体结构和受力状态都很复杂。对于下横梁，其设计原则与上横梁相同，是在满足相连部件最小几何尺寸要求和工艺要求的条件下，尽可能缩减其纵向、横向尺寸，这是有效提高梁的刚度、强度和减轻梁的重量应首先把握的主要原则。 2.6.4 各横梁参数的确定 因为液压缸与横梁间的垫片厚度为25cm，因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。考虑在垫片与横梁的连接面积比垫片与液压缸的连接面积少一半所以上横的受力部分厚度选用50cm，因为有空心部分，所以整体厚度选用75cm。活动横梁受力部分为35cm，整体厚度选用50cm。因为下缸的公称压力小，但受力打，所以整体厚度选用40cm。 2.7 YB32—200液压机油压泵简介 2.7.1 油压泵类型 液压泵为恒功率式变量轴向柱塞泵，用来给系统以高压油，其压力有远程调压阀调定 2.7.2 油压泵简介 液压柱塞泵靠气压供油的液压油箱，在每次启动机器后，必须等液压 渍箱达到使用气压后，才能操作机械。直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型 的自吸油型两种。压力供油型液压泵大都采用有气压的油箱，也有液压泵 本身带有补油分泵向液压泵进油口提供压力油的。自吸油型液压泵的自吸 油能力很强，无需外力供油。对于自吸油型柱塞泵，液压油箱内的油液不 得低于油标下限，要保持足够数量的液压油。液压油的清洁度越高，液压 泵的使用寿命越长。 -14- 第2章 液压机本体机构介绍 YB32—200使用的轴向柱塞泵 轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的 容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达 到很高的精度配合，因此具有容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪 声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较敏感，结构较复杂，造价 较高。 2.8液压泵工作原理 柱塞泵柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。柱塞泵工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。 进油过程 当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空(称为泵油室)产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。 供油过程 当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶 面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。 回油过程 柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。 柱塞泵以一个柱塞为原理介绍，一个柱塞泵上有两个单向阀，并且方向相反，柱塞向一个方向运动时缸内出现负压，这时一个单向阀打开液体被吸入缸内，柱塞向另一个方向运动时，将液体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入缸内的液体被排出。这种工作方式连续运动后就形成了连续供油。 -15- 河北联合大学轻工学院 第3章 液压系统及元件简介 3.1 四柱液压机总体布局 总体布局如图3.1所示 图3.1 四柱式液压机总体结构图 1—主机 2—液压油管 3—控制台 4—插装阀 —液压泵装置 6—液压油箱 7—电气控制柜 5 上图为液压机整体布局简图，分为三个部分，即:主机、液压系统、电气控制系统。液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱上，使液压站布局结构变得紧凑。电气控制元件集中设计在电气柜中。启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上，方便及时操作。 -16- 第3章 液压系统及元件简介 3.2 液压系统原理 液压系统原理图如图3.2所示 图3.2 液控原理系统图 1.顶出缸? 2.顶出缸换向阀 3.先导换向阀 4.主缸安全阀 5.主液压缸 8.压力继电器 9.预泄压换向阀 10.顺序阀 6.充液筒 7.主缸换向阀 11.泵站溢流阀 12.减压阀 13.顶出缸溢流阀 14.顶出缸安全阀 15.变量泵 16.滤油器 17.远程调压阀 18.单向阀 19、20.液控单向阀 XW1.主缸上限位开关 XW2.定程压制限位开关 XW3.顶出缸上限位开关 XW4.顶出缸下限位开关 3.3 液压工作原理 主缸动作 1)快速下行 -17- 河北联合大学轻工学院 电磁铁1DT通电后,阀3和阀7工作于左位,阀19被打开,主液压缸5在液压力和自重力作用下快速下行,其上腔油液不足由充液筒6和阀20补充。 2)慢速加压 当主缸滑块下行至接触工件时,阻力急剧增加,主液压缸5上腔压力迅速升高,导致阀20关闭,此时主缸上腔只由液压泵单独供油,从而实现慢速加压,其加压速度由液压泵的流量决定,此时的油流线路与快速下行时相同。 3)保压延时 如果是定压工艺方式,则当主液压缸5上腔压力升高至压力继电器8的设定压力时,压力继电器8发出信号使电磁铁1DT断电;如果是定程工艺方式,则当主缸滑块慢速压制工件至触动行程开关XW2时,行程开关XW2发出信号使电磁铁1DT断电。YB32—200是定压工艺，无论是哪种工艺方式,一旦1DT断电,阀3和阀7就处于中位,泵开始卸荷,在阀7的M型中位机能作用下,主液压缸5开始保压,保压时间由时间继电器控制。 4)卸压换向 当保压时间到后,时间继电器发出信号,使电磁铁2DT通电,先导换向阀3先换向,因预卸压换向阀9的特殊结构(图3.2只示出其简图),在阀3换向时,阀9中的阀A不能及时换向,只是阀9内部的阀D被打开,于是主液压缸5上腔油压通过阀9内部的阀D和阀A缓慢泄压,当主液压缸5上腔压力下降到阀A阀芯因上下受力不平衡而发生移动使阀A工作于下位时,卸压油路被切断,阀7右腔接通控制油液,从而阀7换向工作于右位。 5)快速返回 当阀7换向工作于右位后,泵输出的油液便通过阀19,于是便打开阀20,同时进入主液压缸5的下腔,主缸滑块便快速退回,回油经阀20流回充液筒6。 6)原位停止 当主缸滑块快速退回至压下行程开关XW1时,XW1发出信号,使电磁铁2DT断电,阀3和阀7都处于中位，泵卸荷，主缸滑块便停止不动。 顶出缸动作 1)向上顶出 电磁铁4DT通电后,顶出缸换向阀2工作于右位,顶出缸1带动下滑块向上顶出。 2)停留 当下滑块向上运动至压下行程开关XW3时,XW3发出信号,使电磁铁4DT断电,泵卸荷,此时,顶出缸1和下滑块停止不动。 3)向下退回 电磁铁3DT通电后,阀2工作于左位,顶出缸1带动下滑块向下退回。 -18- 第3章 液压系统及元件简介 4)原位停止 当下滑块向下运动至压下行程开关XW4时,XW4发出信号,使电磁铁3DT断电,阀2处于中位,泵卸荷,顶出缸1和下滑块原位停止。 综上所述,在图1所示的YB32 200型四柱万能液压机液压系统图中,各电磁阀的电磁铁动作顺序表如下所示。 电磁铁动作顺序表如表3.1所示 表3.1 电磁铁动作顺序表 液压缸 动作名称 电磁铁 1DT 2DT 3DT 4DT 快速下行 + - - - 主 慢速加压 + - - - 缸 保压延时 - - - - 液 卸压换向 - + - - 压 快速返回 - + - - 原位停止 - - - - 顶 向上顶出 - - - + 出 停留 - - - - 缸 向下退回 - - + - 原位停止 - - - - „+?表示得电 „-?表示失电 -19- 河北联合大学轻工学院 3.4系统流程图 主缸流程图如图3.3所示 开始 停止 1DT得电 XW1 阀3、7左位 2DT断电 阀19打开 阀3、7中位 快速下行 快速返回 接触工件 阀20打开 压力增加 阀5关闭 阀7工作右位 慢速加压 ，泄压换向 压力达到 阀8设定值 1DT断电，阀 阀9中A阀芯 3、7中位 移动 保压延时 阀9中D打 开，主缸慢泄 压 时间继电器 2DT得电 阀3换向 图3.3 主缸流程图 -20- 第3章 液压系统及元件简介 顶出缸流程图如图3.4所示 开始 4DT得电 阀2右位 顶出 XW3 4DT断电 顶出缸停留 3DT得电 顶出缸退回 XW4 3DT断电 阀2中位 停止 图3.4 顶出缸流程图 3.5 管道及接头 管道及管接头用以把液压元件连接起来，组成一个完整的系统。正确的选择管道和管接头，对液压系统的安装、使用和维修都有着重要的意义。在设计管道时，管径应适应、路线应最短，管道弯头、接头应尽量小，以减小系统的压力损失。同时，管道的连接必须牢固可靠，防止振动松脱，并且要便于调整和维修。 3.6 管道 液压传动系统常用的管子有钢管、橡胶软管、尼龙管和塑料管等。应当根据 -21- 河北联合大学轻工学院 液压元件的装置条件、部位和压力大小来选用油管的材料。我选用的是钢管。 钢管分为焊接钢管和无缝钢管。压力小于2.5 Mpa时可选用焊接钢管;压力大于2.5 MPa时，推荐用10号或15号无缝钢管;对于需要防锈防腐蚀的场合，可选用不锈钢管;超高压时可选用合金钢管。YB30—200液压机主要选用合金钢管。 钢管价格便宜，工作压力较高，但装配时不能任意弯曲，因此多用于装配部位限制较少和产品比较定型以及大功率的液压传动装置中，是液压传动系统主要的油管材料。 管接头用于油管之间或油管与液压元件之间的连接。对管接头的基本要求是工作可靠、密封性良好、对液流的阻力小、结构简单、安装和制造方便等。常用的管接头可分为金属管固定连接管接头、活动连接管接头和软管管接头等三类。 金属管固定连接管接头 法兰连接 法兰连接的结构形式有焊接式和凸肩式两种。用12个高强度螺栓紧固，并采用O型橡胶密封圈密封。 法兰连接常用于通径大于32mm的高压管道及超高压管道。这种连接的特点是牢固可靠，但外形尺寸较大，要求较大的空间。目前，法兰连接一般是采用方形的法兰，在直径大于125mm时，也可采用圆形法兰。 YB30—200液压机中采用法兰式连接。 3.7 液压控制阀的简介 3.7.1 先导式溢流阀 DB/DBW型先导式溢流阀具有压力高、调压性能平稳、最低调节压力低和调压范围大等特点。在设计中选用DBW型，可以控制系统的压力并能在任意时刻使之卸荷。 DBW30的通径为20MM，最大流量可达500L/Min，可以满足供油要求。 3.7.2 节流阀 Z2FS型节流阀是双单向叠加式节流阀，用来控制两个工作油口的主流量或先导油流量。将本元件装在先导阀和主阀之间，可以控制先导流量。 L/MinZ2fs型的通径为22mm，流量可达350，对于下油缸流量要求较小， -22- 第3章 液压系统及元件简介 所以，可以满足要求。 3.7.3 单向阀 S型单向阀 该阀为锥阀式结构，压力损失小。主要用于做背压阀和旁路阀用。连接方式采用管式连接，通径为30mm，流量可达260。 L/Min SV型液控单向阀 该阀为锥阀式结构，只允许油流正向通过，反向则截止。连接方式采用螺纹连接，型号为SV25。通径为20mm，流量可达300。 L/Min 3.7.4 电磁换向阀 设计中采用三位四通电磁换向阀。次那个号为DSG系列，该系列电磁换向阀配有强吸力、高性能的湿式电磁铁，具有高压、大流量、压力损失低等特点。 YB30—200液压机选用S-DSG-03-3C 最大流量120。 L/Min 3.7.5 顺序阀 DZ型先导式顺序阀 该阀利用油路本身压力来控制液压缸或马达的先后动作顺序，以实现油路系统的自动控制。改变控制油和泄露油的连接方法，该阀还可以作为卸荷阀和背压阀(平衡阀)使用。 YB30—200液压机DZ型选通径25mm 流量可达300L/Min。 -23- 河北联合大学轻工学院 第4章 PLC简介及控制原理 4.1 PLC概述 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1969年美国数据设备公司(DEC)研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。 在本次设计中控制部分用可编程控制器，即PLC。关于可编程控制器的定义，1980年，NEMA将可编程控制器定义为:“可编程控制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟输入/输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。”从定义可知，PLC也是一种计算机，它有着与通用计算机相类似的结构，即由中央处理器(CPU)、存储器(MEMORY)、输入/ 输出(I/O)接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的与工业过程相连的接口和更直接的适应控制要求的编程语言。 4.2 PLC基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为: a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 。 -24- 第4章 PLC简介及控制原理 b. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 1(现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2(现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块。 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。 4.3 PLC工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1. 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中 -25- 河北联合大学轻工学院 的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2. 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 3. 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 4.4 PLC的特点 (1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长;也能进行连续过程的PID回 路控制;并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 (2) 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 而不拆动硬件。 (3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 -26- 第4章 PLC简介及控制原理 4.5 PLC型号的选择 在上述对YB32--200型四柱万能液压机工作原理进行分析的基础上,采用PLC技术开发其控制系统,这不仅是由于PLC技术经过多年发展己变得相当成熟,其软、硬件的可靠性都非常高的原因,更重要的是因为国内目前四柱万能液压机控制系统的主流 技术是PLC技术。 根据上述主液压缸和顶出缸的工作过程,可知PLC的输入部分包括:启动按钮、停止按钮、压力继电器、下行压制按钮、主缸强制退回按钮、顶出按钮、顶出缸退回按钮以及位置控制元件(主液压缸上限位开关、定程压制限位开关、顶出缸上限位开关、顶出缸下限位开关);输出部分包括:电磁换向阀的电磁铁1DT、2DT、3DT、4DT,电机控制线圈。 PLC外部接线图如下图所示,由下图可以看出,PLC共需要11点输入,6点输出,为方便扩展,可选用三菱FX2N-48MR型PLC。 4.6 三菱FX2N-48MR型PLC简介 FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16--25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。系统配置既固定又灵活:在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16--256点的灵活输入输出组合。备有可自由选择，丰富的品种可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。令人放心的高性能程序容量:内置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒，最大可扩充至16K步，三菱FX2N-48MR型PLC具有以下特点。 (1).灵活的配置 除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外,6个基本单元中的每个单元可扩展至256 I/O。 (2).高速运算 基本指令:0.08us/指令,应用指令:1.52至几百us/指令。 (3).突出的寄存器容量 FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM。 -27- 河北联合大学轻工学院 (4).丰富的元件资 3072点辅助继电器,256点计时器,235点计数器,8000数据存储器。 FX2N-48ER扩展24入24出继电器FX1S-10MR-001主机6入4出，继电器FX2N-32ER扩展16入16出继电器FX1S-30MR-D主机16入14出，继电器FX2N-16ER扩展16入FX1S-20MR-D主机12入18出，继电器FX2N-16EYR扩展16出继电器FX1S-14MR-D主机8入6出，继电器FX2N特殊扩展模块FX1S-10MR-D主机6入4出，继电器FX2N-CNV-BDFX0N适配器连接用模块FX2N特殊功能单元 FX2N-CNV-BC扩展电缆转换器FX2N-2DA2通道模拟量输出块 FX2N-CNV-IF扩展电缆转换器FX2N-2AD2通道模拟量输入模块FX2N-8AV-BD8通道模拟量设定模块FX2N-4DA4通道模拟量输出模块FX2N-232-BDRS-232接口1通道FX2N-4AD2通道模拟量输入模块 。 4.7 PLC外部接线图 PLC的外部接线图如图4.1所示 图4.1 PLC外部接线 -28- 第4章 PLC简介及控制原理 4.8 I/O分配表 PLC的I/O分配表如表4.1所示 表4.1 输入 输出 启动按钮 SB1 0000 主泵电机KMY 01000 星形线圈 停止按钮 SB2 0001 主泵电机,,? 01001 三角形线 圈 压力继电器 KV 0002 电磁换向,,, 01002 阀电磁铁 主缸上限位XW1 0003 电磁换向,,, 01003 开关 阀电磁铁 定程压制限XW2 0004 电磁换向,,, 01004 位开关 阀电磁铁 顶出缸上限XW3 0005 电磁换向,,, 01005 位开关 阀电磁铁 顶出缸下限XW4 0006 位开关 下行压制按SB3 0007 钮 主缸强制退SB3 0008 回按钮 顶出按钮 SB4 0009 顶出缸退回SB4 0010 按钮 -29- 河北联合大学轻工学院 4.9 液压机主要工艺流程图 液压机主要工艺流程如图4.2所示 主缸 减速及压制 电机启动 快速下行 保压 原位停止 卸压回缸 顶出缸 向上顶出 退回 原位停止 图4.2 主要工艺流程图 压机工艺动作: 系统启动后，按下开始按钮，主缸快速下滑，当敢提接触到工件的时候，压力传感器得电，控制缸体开始减速，对工件进行压制，随着压力的增大，当压力传感器达到设定值的时候，缸体进行保压动作同时开始计时，当计时完毕的时候，缸体开始向上提起，直到碰到行程开关停止到原位。启动顶出缸，按下顶出缸启动按钮，顶出缸向上顶起，碰到行程开关后断电，实现停留动作，按下退回按钮，顶出缸开始向下退回的动作，碰到下限位的行程开关的时候，停止在原位。这样液压机就半自动的实现一次完整动作。 4.10 PLC的梯形图设计 PLC梯形图的设计一般分为以下几个步骤: (1)对实际问题进行分析，确定哪些是输入量，确定哪些是输出量。 (2)根椐所需的I/O点数和控制的复杂程度进行PLC选型。 PLC的选型主要从以下几方面进行考虑: (1)结构型式的档次。PLC分为整体式和模块式两种。整体式价格较低， -30- 第4章 PLC简介及控制原理 针对单台仅需开关量控制的设备，选用小型整体PLC就可满足要求;对于复杂的，要求较高的系统，可考虑采用模块式中大型机，这样可灵活配置I/O模块的点数的类型，使其具有A/D，D/A控制等功能。 (2)容量。PLC容量指用户存储器容量(程序容量)和I/O点数两方面的含义，选择存储容量可按25,留出裕量。I/O点数要10,,15,留出裕量。 (3)输出点类型的选用。PLC可提供3种类型的输出:继电器输出(有触点)，晶体管输出和晶闸管输出(无触点)，其中继电器的输出的PLC价格便宜，适用的电压范围广，交直流电压类型均可，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，对于不频繁通电的负载应优先选用此种PLC;而对于频繁通电的负载，则应采用无触点开关输出，即选用晶体管或晶闸管。 (4)将输入量依次分配给输入继电器，输出量依次分配给输出继电器，画出I/O端子分配图。 (5)明确控制对象的控制要求，根据控制的特点和复杂程度选用适当设计法，进行PLC梯形图的设计。 (6)根据梯形图写出指令。 4.11 液压机的PLC控制原理 根据YB32--200型四柱万能液压机压制工件时的工艺过程要求和输入输出元件号的分配,所编制的PLC控制梯形图见附录。 由附录梯形图可以看出:系统上电后,按下启动按钮时,Y-?异步电动机通电启动从而带动液压泵给液压系统供油;按下下行压制按钮00007,线圈01002通电,液压机主缸滑块快速下行,下行至接触工件时,阻力急剧增加,主液压缸5上腔压力迅速升高,导致阀20关闭,此时主缸上腔只由液压泵单独供油,从而实现慢速加压。加压过程中,如果是定程工艺方式,则当主缸滑块触及定程压制限位开关00004时,电磁铁1DT断电;如果是定压工艺方式,则当主液压缸5上腔压力上升到压力继电器的设定压力时,压力继电器00002发出电信号,电磁铁1DT断电,线圈01002断电。此时,系统保压延时开始,时间继电器TIM001开始计时。待保压时间达到后,时间继电器TIM001动作,常开触点闭合,常闭触点断开,线圈01003通电,即电磁铁2DT通电,主缸快速退回(在快速下行至保压结束期间,若出现意外,则按下主缸强制退回按钮00008,可使主缸活塞强制退回),退回至活动横梁触及主缸上限位开关00003时线圈01003断电,即电磁铁2DT断电,主缸原位停止。 按下顶出缸顶出按钮00009,电磁铁4DT通电,则顶出缸顶出,至触及顶出缸上 -31- 河北联合大学轻工学院 限位开关00005时,电磁铁4DT断电,顶出缸在此位置停留;待工件取下后,按下顶出缸退回按钮00010,电磁铁3DT通电,顶出缸退回;至触及顶出缸下限位开关00006时,电磁铁3DT断电,顶出缸原位停止。 -32- 结论 结 论 我设计的是200kN双柱液压机PLC控制设计。本设计之所以选择液压系统，是因为其体积小、重量轻、可实现无级调速、结构简单、工作寿命长，同时采用PLC控制系统，使得整个系统在操作控制方面更加容易，综合以上优点选择了本次设计。 设计的重点对液压机的液压控制回路、液压元件及安全保护措施等进行了方案设计。此次液压控制系统解决了普通液压系统密封性差、通流量小以及压力损失大等一些相关问题。与此同时，系统中设置泄压回路，防止液压冲击的发生，对整个液压系统都是一种保护。泄压回路通过泄压减小了系统的压力，消除了液压冲击发生;液压系统的保压回路为工件成型提供了足够时间，保证零件的加工质量。速度换接通过行程开关来控制，为系统的正常工作提供了保障。整体的方案确定后，对液压系统的可行性进行校验，该液压系统可以满足液压机的加工工艺要求。此外，PLC控制系统也是关键的部分，这种先进的控制系统无论在操作、维护等方面都有很方便，因此液压系统与PLC的控制属于完美组合。 总体来说，本文的总体设计方案可以满足液压机的加工工艺要求。当中还会有很多不足的地方，希望老师给予更大的指导。 -33- 参 考 文 献 参考文献 [1].《液压传动与控制手册.陈启松 编. 上海科学技术出版社,2006. [2].《机电一体化系统设计》.张键民等编 .高等教育出版社,2007. [3].《机电控制技术及应用》.杨公源 编 .电子工业出版社,2005. [4].《机械设计手册》，(新版1-6) .王文斌等编. 机械工业出版社,2004. [5].《互换性与测量技术基础》.王伯平编. 机械工业出版社,2007. [6].《电动机的单片机控制》.王晓明编 .北京航空航天大学出版社,2007. [7].《机械制造技术基础》. 熊良山等编.华中科技大学出版社,2007. [8].《机械零件材料与热处理工艺选择》.支道光编.机械工业出版社，2008. PLC Modeling and Cheking Based on Formal Method》 美国科研出版社期[9].《 刊 [10].《Reconstruction of the Posterolateral Corner of the Knee》 艾斯维尔期刊 -34- 谢辞 谢 辞 毕业设计圆满结束，在此次毕业设计中，刘晓悦老师给了我很大的帮助，让我通过这次设计学到丰富的知识，也更增加自己的见识，在这里我衷心感谢老师的帮助。感谢老师为毕业生的付出，感谢老师的孜孜不倦，更感谢老师的认真负责。 毕业设计的过程中我们很多同学都会遇到很多困难，很多问题不知从何处下手，然而刘老师总会细心地帮助我们解决，虽然公务繁忙，但总是抽出时间来为同学们答疑，而且还经常提出一些我们没意识到的问题，指导我们如何去解决，给我们提出一些合理化的建议，老师的付出我们每个同学都记在心里。同时，我要感谢的是同小组的同学，在我毕业设计期间，他们给了我不少的关心和帮助。最后我更要感谢的是我亲爱的河北联合大学轻工学院的每一位老师，是他们传授了我这么多知识。 总之，感谢每一位关心过我，爱护过我的人。滴水之恩，当涌泉相报，希望未来的努力可以闯出一番天地，来回报河北联合大学轻工学院的培养与教育。 -35- 附录 附 录 控制梯形图 -36-