機(jī)械電子工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc的多缸工作控制回路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于PLC的多缸工作控制回路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明:所呈交的設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研

2、究工作所取得的成果,撰寫成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。在完成時(shí)所利用的一切資料均已經(jīng)在參考文獻(xiàn)中列出。本人完全意識(shí)到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。</p><p>　　本人簽名： 日期： 年 月 日</p><p>　　基于PLC的多缸工作控制回路設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要: 在大型液壓設(shè)備中，多個(gè)執(zhí)行元件按照一定的順序動(dòng)作或

3、者同時(shí)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和速度。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的回路有順序動(dòng)作回路、同步回路和互不干擾回路。本設(shè)計(jì)結(jié)合某工程應(yīng)用中需要控制執(zhí)行器順序動(dòng)作的情況, 設(shè)計(jì)了順序動(dòng)作液壓回路，結(jié)合立式車床橫梁的升降運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)了同步回路，結(jié)合組合機(jī)床多臺(tái)動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)給時(shí)，為防止油路間的相互干擾干擾，設(shè)計(jì)了互不干擾回路。本設(shè)計(jì)采用PLC控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)該液壓系統(tǒng)的控制，即編制PLC程序，并利用多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。</p><p>　

4、　關(guān)鍵詞：多缸工作回路，可編程控制器，多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)</p><p>　　Application of PLC in Hydraulic Power System Experimental Table Control</p><p>　　Abstract: In large hydraulic equipment, a sequence of multiple actuators move

5、ment or action at the same time, in order to realize the rules of movement and speed. To implement these actions circuits with sequential circuits, synchronous circuit and each other circuits. This design combined with s

6、ome engineering applications need to control the actuator order action, design sequence of the action of the hydraulic circuit, combined with the vertical lathe beam lifting movement synchronization c</p><p&

7、gt;　　Key words: Multi-cylinder working circuit, PLC, Multi-function experimental platform</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性1&

8、lt;/p><p>　　1.2可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2.1 PLC的定義1</p><p>　　1.2.2 PLC的結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.2.3 PLC的特點(diǎn)3</p><p>　　1.2.4 PLC的應(yīng)用4</p><p>　　1.2.5 PLC

9、的分類5</p><p>　　1.2.6 PLC控制的發(fā)展前景7</p><p>　　1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介7</p><p>　　1.3.1 液壓傳動(dòng)的定義7</p><p>　　1.3.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成8</p><p>　　1.3.3 液壓基本回路9</p><p>　　

10、1.3.4 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)10</p><p>　　1.3.5 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展11</p><p>　　1.4 PLC用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)12</p><p>　　1.5課題研究的目的和意義12</p><p>　　1.6課題研究的主要內(nèi)容13</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p&

11、gt;<p>　　2.1多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)14</p><p>　　2.1.1多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)圖14</p><p>　　2.1.2液壓系統(tǒng)圖分析15</p><p>　　2.1.3電磁鐵動(dòng)作順序及功能轉(zhuǎn)換表16</p><p>　　2.2互不干擾回路16</p><p>　　2.2.1多

12、缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)圖16</p><p>　　2.2.2液壓系統(tǒng)圖分析17</p><p>　　2.2.3 電磁鐵動(dòng)作順序及功能轉(zhuǎn)換表18</p><p>　　2.3同步運(yùn)動(dòng)回路19</p><p>　　2.3.1同步運(yùn)動(dòng)回路液壓系統(tǒng)圖19</p><p>　　2.3.2液壓系統(tǒng)圖分析20</p>

13、;<p>　　2.3.3電磁鐵動(dòng)作順序及功能轉(zhuǎn)換表20</p><p>　　3 PLC控制設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1順序動(dòng)作 PLC控制設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1.1 PLC I/O地址分配21</p><p>　　3.1.2 PLC程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.1.

14、3 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.2互不干擾回路PLC 控制設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.2.1 PLC I/O地址分配26</p><p>　　3.2.2 PLC程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.2.3 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)31</p><p>　　3.3 同步運(yùn)動(dòng)回路PLC 控

15、制設(shè)計(jì)32</p><p>　　3.3.1 PLC I/O地址分配32</p><p>　　3.3.3 PLC程序設(shè)計(jì)33</p><p>　　3.1.2 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)34</p><p>　　4 利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證36</p><p>　　4.1多缸順序工作控制回路36</p&g

16、t;<p>　　4.1.1液壓實(shí)驗(yàn)所需元件選擇36</p><p>　　4.1.2利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證36</p><p>　　4.1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析37</p><p>　　4.2多缸互不干擾工作控制回路37</p><p>　　4.2.1液壓實(shí)驗(yàn)所需元件選擇37</p><p>　　4.2.2

17、利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證38</p><p>　　4.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析39</p><p><b>　　結(jié) 論40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><

18、;b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性</p><p>　　眾所周知,實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)在人類認(rèn)識(shí)和探索自然</p><p>　　規(guī)律的過程中起著舉足輕重的作用?？梢哉f沒有實(shí)驗(yàn)就沒有現(xiàn)代科學(xué)。當(dāng)然,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中人是應(yīng)一直居于主導(dǎo)地位的。在實(shí)驗(yàn)的過程中,人們可以獲得最初的感性認(rèn)識(shí)。從獲得的感性認(rèn)識(shí)中,通

19、過大腦理性的思維和總結(jié),提出假設(shè)和規(guī)律性的東西。然而人們?yōu)榱俗C明假設(shè)和規(guī)律的正確與否,還必須積極主動(dòng)的投入到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中去,用理論來指導(dǎo)實(shí)踐,并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、驗(yàn)證、發(fā)展以前的結(jié)論,增加原有結(jié)論的廣度和深度?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和理論就這樣在不斷的循環(huán)過程中,相輔相成,相互提高。因此對(duì)于一個(gè)從事于科學(xué)研究的人,還有工程技術(shù)人員來講,都應(yīng)當(dāng)對(duì)所從事的相關(guān)行業(yè)中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)予以充分的重視。</p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)

20、展,實(shí)驗(yàn)技術(shù)涉及的深度和廣度在人類歷史上都是空前的。實(shí)驗(yàn)技術(shù)涉及的知識(shí)面也相當(dāng)?shù)膹V泛,如:航空航天學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、電工學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械學(xué)、液壓流體力學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)代控制理論等諸多方面,且實(shí)驗(yàn)技術(shù)本身隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,也在與時(shí)俱進(jìn)的更新和發(fā)展。</p><p>　　近年來,液壓技術(shù)的發(fā)展也異常迅速,廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍愈來愈廣,因而對(duì)它的元件和系統(tǒng)的性能要求也就愈來愈高。因此,對(duì)于液壓系

21、統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、使用者、管理者以及初學(xué)者來說,對(duì)液壓系統(tǒng)和其組成元件的性能參數(shù)、品質(zhì)指標(biāo)等所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試工作,也就需要滿足更高的要求。液壓教學(xué)要與液壓技術(shù)發(fā)展同步,需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備,讓學(xué)生了解最新的液壓技術(shù)狀況,并通過教學(xué)和實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)用的液壓技術(shù),以培養(yǎng)真正能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代液壓技術(shù)人才。</p><p>　　1.2可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介</p><p>　　1.2.1 PL

22、C的定義</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可以編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　總之

23、，可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心，帶有指令存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。</p><p>　　1.2.2 PLC的結(jié)構(gòu)</p><p>　　經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，PLC主要由以下幾大部分組成，如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 PLC基本組成</p><p>

24、　?。?）CPU（中央處理單元）</p><p>　　CPU是中央處理器（Central Processing Unit）的縮寫，它是PLC的核心和控制指揮中心，主要由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，并集成在一塊芯片上。</p><p><b>　?。?）存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)

25、中的作用，可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　（3）輸入、輸出接口電路</p><p>　　輸入、輸出（I/O）接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備相連的部件。PLC將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠接受和處理的信號(hào)，通過用戶程序的運(yùn)算，把結(jié)果通過輸出模塊輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）電源</b></p&

26、gt;<p>　　PLC一般采用220伏交流電源，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后變換成供PLC內(nèi)部電路工作時(shí)所需</p><p><b>　　的直流電壓。</b></p><p><b>　?。?）外設(shè)接口</b></p><p>　　外設(shè)接口是在主機(jī)外殼上與外部設(shè)備配接的插座，通過電纜線可配接編程器、計(jì)算機(jī)等。<

27、;/p><p>　?。?）I/O擴(kuò)展接口</p><p>　　I/O擴(kuò)展接口用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過主機(jī)的范圍時(shí)，可通過I/O擴(kuò)展接口與I/O擴(kuò)展單元相連接，以擴(kuò)充I/O點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　1.2.3 PLC的特點(diǎn)</p><p><b>　　（1）可靠性</b></p><

28、;p>　　PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件。它的連線打打減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言。編程出錯(cuò)率大大降低。</p><p><b>　?。?

29、）易操作性</b></p><p>　　對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。&

30、lt;/p><p><b>　?。?）靈活性</b></p><p>　　PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、應(yīng)用而拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。以上特點(diǎn)使用PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)今后PLC控制系統(tǒng)還會(huì)得到更廣泛的使用。<

31、/p><p>　　1.2.4 PLC的應(yīng)用</p><p>　　PLC在不斷的發(fā)展，其性能在不斷的完善、功能在不斷的增強(qiáng)。目前其主要功能有以下幾方面：</p><p>　　（1）開關(guān)量的邏輯控制</p><p>　　開關(guān)量的邏輯控制是工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制。PLC的輸入和輸出信號(hào)都是通/斷的開關(guān)信號(hào)。對(duì)控制的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制，從幾十個(gè)

32、到成千上萬個(gè)點(diǎn)，均可以通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。在開關(guān)量的邏輯中，PLC是繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制遍及許多行業(yè)，如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制、電梯運(yùn)行控制、冶金系統(tǒng)的高爐上料、汽車裝配線、啤酒灌裝生產(chǎn)線等。</p><p><b>　?。?）模擬量控制</b></p><p>　　PLC能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制。如果配上閉環(huán)控制PID模塊后，可對(duì)溫度、壓力、

33、液面高度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)過程控制。如鍋爐、冷凍、反應(yīng)堆、水處理、釀酒等。</p><p><b>　?。?）機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC可采用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的速度與位置進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制。如金屬切削機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。</p><p>　?。?）通信、聯(lián)網(wǎng)及集散

34、控制</p><p>　　PLC通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊及遠(yuǎn)程I/O控制模塊，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通信；實(shí)現(xiàn)PLC分散控制、計(jì)算機(jī)集中管理的集散控制，增加系統(tǒng)的控制規(guī)范，甚至可以使整個(gè)工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。</p><p><b>　　（5）數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　PLC具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算

35、、矩陣運(yùn)算及函數(shù)運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序、檢索等功能；還可以完成數(shù)據(jù)采集、分析和處理功能。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，也可以傳送給其他智能裝置或打印機(jī)打印。較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理一般應(yīng)用在大、中型控制系統(tǒng)中。</p><p>　　（6）PLC實(shí)際應(yīng)用舉例</p><p>　　PLC的實(shí)際應(yīng)用比如：電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制；傳送帶控制；電梯控制與運(yùn)行；交通燈的自動(dòng)循環(huán)；機(jī)械手的

36、操作；液體混合裝置和機(jī)床的自動(dòng)控制等等。</p><p>　　1.2.5 PLC的分類</p><p>　　目前，PLC的分類方法有以下三種。</p><p><b>　　（1）按結(jié)構(gòu)形式分</b></p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)形式分為整體式PLC和模塊式PLC兩種。</p><p><

37、b>　　體式PLC </b></p><p>　　如圖1.2所示，整體式PLC是將I/O接口電路、CPU、存儲(chǔ)器、穩(wěn)壓電源封裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼兩側(cè)分別裝有輸入輸出接線端子和電源進(jìn)線端，并在相應(yīng)端子接有發(fā)光二極管以顯示輸入、輸出狀態(tài)。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。</p><p>　　圖 1.2整體式PLC </p><p&

38、gt;<b>　　塊式PLC </b></p><p>　　如圖1.3所示，模塊式PLC為總線結(jié)構(gòu)，在總線板上有若干個(gè)總線插槽，每個(gè)插槽上可安裝一個(gè)PLC模塊。</p><p>　　圖1.3模塊式PLC </p><p>　?。?）按I/O點(diǎn)數(shù)分</p><p>　　PLC按I/O點(diǎn)數(shù)分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)四

39、種</p><p><b>　?、傥⑿蜋C(jī)</b></p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)在64點(diǎn)以內(nèi)，程序存儲(chǔ)容量小于1KB。具有定時(shí)、技術(shù)等功能。因其具有超小型尺寸，故可鑲嵌在小型機(jī)器或控制器上，因此有著十分廣泛的應(yīng)用前景。</p><p><b>　?、谛⌒蜋C(jī)</b></p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)在范

40、圍在64～256點(diǎn)之間，程序存儲(chǔ)容量小于3.6KB。除了具有邏輯運(yùn)算功能、定時(shí)、計(jì)數(shù)等基本功能，而且有少量的模擬量I/O、通信功能。它是PLC中應(yīng)用最多的產(chǎn)品。</p><p><b>　　③中型機(jī)</b></p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)在256～2048點(diǎn)之間，程序存儲(chǔ)容量小于13KB。可完成較為復(fù)雜的系統(tǒng)控制，其多為模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p&

41、gt;<b>　　④大型機(jī)</b></p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，程序存儲(chǔ)容量大于13KB。強(qiáng)大的通信連網(wǎng)功能可以和計(jì)算機(jī)構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)，以及更大規(guī)模的過程控制，形成整個(gè)工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)多為模塊式。</p><p><b>　?。?）按功能大小分</b></p><p>　　PLC按功能分為低

42、檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)三種。</p><p><b>　?、俚蜋n機(jī)</b></p><p>　　主要以邏輯運(yùn)算為主的PLC，可實(shí)現(xiàn)順序控制、條件控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制。一般用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。</p><p><b>　　②中檔機(jī)</b></p><p>　　中檔機(jī)擴(kuò)大了低檔機(jī)的定時(shí)和計(jì)數(shù)范圍，加

43、強(qiáng)了對(duì)開關(guān)量、模擬量的控制，提高了數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，加強(qiáng)了通信聯(lián)網(wǎng)能力?？捎糜谛⌒瓦B續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。</p><p><b>　?、鄹邫n機(jī)</b></p><p>　　在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)管理、中斷管理、智能控制和遠(yuǎn)程控制能力，進(jìn)一步加強(qiáng)了通信連網(wǎng)功能。適用于大規(guī)模的過程控制。</p><p>　　1.2.6

44、 PLC控制的發(fā)展前景</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器也得到了迅速發(fā)展。今后，PLC主要面向兩個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展。</p><p>　　（1）方便靈活和小型化</p><p>　　工業(yè)上大部分的單機(jī)自動(dòng)控制只需要檢測(cè)控制參數(shù)，而且執(zhí)行的動(dòng)作有限，因此小型機(jī)需求量十分巨大。小型化發(fā)展是指體積小、價(jià)格低、速度快、功能強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展。即整體結(jié)構(gòu)

45、向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加配置的靈活性，降低成本。尤其體積小巧，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。現(xiàn)在國(guó)際上一些著名的PLC生產(chǎn)大公司，幾乎每年都推出一些小型化、甚至微型化的PLC新產(chǎn)品。</p><p>　　（2）強(qiáng)大功能和大型化</p><p>　　對(duì)鋼鐵工業(yè)、化工工業(yè)等大型企業(yè)實(shí)施生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制一般比較復(fù)雜，尤其是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠的自動(dòng)控制。因此，PLC需要向大

46、型化發(fā)展，即向大容量、高可靠性、高速度、高功能及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。即I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。</p><p><b>　?。?）其他發(fā)展方向</b></p><p>　　PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛，不斷加強(qiáng)通訊功能，新器件和模塊不斷推出，高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理

47、器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊，編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)，發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)，采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式，追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　1.3.1 液壓

48、傳動(dòng)的定義</p><p>　　液壓傳動(dòng)是一種依靠液體流動(dòng)來傳遞運(yùn)動(dòng)和能量的機(jī)械裝置。其工作過程是先將機(jī)械能轉(zhuǎn)為液壓能進(jìn)行傳輸，然后將液壓能轉(zhuǎn)為機(jī)械能用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。</p><p>　　1.3.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成</p><p>　?。?）動(dòng)力元件，是為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能的元件，包括葉片泵、柱塞泵、齒輪泵等，如圖1.4所示。</p>

49、;<p><b>　　圖1.4液壓泵 </b></p><p>　?。?）執(zhí)行元件，是液壓系統(tǒng)最后執(zhí)行做功，將液壓能重新轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件，包括活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、伸縮式液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸，如圖1.5所示。</p><p><b>　　圖1.5液壓缸 </b></p><p>　?。?）控制元件用來

50、控制液壓系統(tǒng)中液體的流量、壓力和方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的控制作用。例如，溢流閥、調(diào)速閥和方向閥，如圖1.6所示。</p><p>　　圖1.6電磁換向閥 </p><p>　?。?）輔助元件起到輔助作用的元件，如油管、油表、油箱等，如圖1.7所示。</p><p><b>　　圖1.7油管 </b></p><p>　?。?/p>

51、5）工作介質(zhì)是液壓傳動(dòng)中用于傳遞能量的乳化液或液壓油。</p><p>　　1.3.3 液壓基本回路</p><p>　　液壓基本回路包括有方向控制回路、速度控制回路、壓力控制回路和多缸工作控制回路。</p><p><b>　　（1）方向控制回路</b></p><p>　　方向控制回路包括換向回路和鎖緊回路兩種。換向

52、回路由于控制液壓系統(tǒng)中的液流方向，改變執(zhí)行原件的運(yùn)動(dòng)方向；鎖緊回路是指能使液壓缸在任意位置上停留，且停留不會(huì)在外力作用下移動(dòng)位置的回路。</p><p><b>　?。?）速度控制回路</b></p><p>　　速度控制回路包括調(diào)速回路、增速回路和速度換接回路三種。調(diào)速回路是指通過調(diào)節(jié)流量的大小來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的速度調(diào)整；增速回路又稱快速運(yùn)動(dòng)回路，其功能是使執(zhí)行元件獲

53、得必要的高速以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率；速度換接回路可以在車床中使用，其功能是使車床中存在的不同速度的進(jìn)給得以平穩(wěn)的轉(zhuǎn)化。</p><p><b>　?。?）壓力控制回路</b></p><p>　　壓力控制回路包括調(diào)壓回路、卸荷回路、保壓回路、增壓回路、減壓回路、平衡回路、背壓回路等七種。調(diào)壓回路是系統(tǒng)的壓力保持穩(wěn)定或?yàn)榱税踩薅ㄏ到y(tǒng)的最高壓力的回路；卸荷回

54、路是在液壓設(shè)備短時(shí)間停止的工作期間，不關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，讓油液不去推動(dòng)執(zhí)行元件直接回油箱的一種回路，以減少能量損耗提高系統(tǒng)的使用壽命；平衡回路是為了防止立式液壓缸工作及其工作部件在懸空停止期間自行下滑，或在下行運(yùn)動(dòng)中由于自重造成失控等不穩(wěn)定因素而設(shè)置的一種保護(hù)回路。</p><p>　?。?）多缸工作控制回路</p><p>　　多缸工作控制回路包括有順序動(dòng)作回路、同步回路和互不干擾回路等。順序

55、動(dòng)作回路用于多個(gè)液壓缸按著預(yù)定的順序動(dòng)作，進(jìn)行工件定位、夾緊、加工等；同步回路是使兩個(gè)或多個(gè)液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相對(duì)位置不變且速度相同的回路；互不干擾回路是指多個(gè)液壓執(zhí)行元件在液壓系統(tǒng)中互不受影響的一種回路。</p><p>　　1.3.4 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)</p><p><b>　?。?）優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　?、賯鲃?dòng)平穩(wěn)，在液壓傳動(dòng)

56、裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常情況下可以認(rèn)為不可壓縮，由于油液有吸振能力，并且在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故液壓傳動(dòng)不會(huì)像機(jī)械機(jī)構(gòu)那樣引起振動(dòng)扣沖擊，使得傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向。</p><p>　?、谫|(zhì)量輕、體積小，液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏。</p><p>　?、鄢休d能力大，液壓傳動(dòng)易

57、于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬噸輪船操舵機(jī)和萬噸水壓機(jī)等。</p><p>　?、苋菀讓?shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，在液壓傳動(dòng)中，通過流量閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量就可實(shí)現(xiàn)無級(jí)凋速，并且凋速范圍很大，容易獲得極低的速度。</p><p>　?、菀子趯?shí)現(xiàn)過載保護(hù)，液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過載，避免發(fā)生事故。</p><p>　　⑥液壓元件能夠自動(dòng)

58、潤(rùn)滑，由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。</p><p>　?、呷菀讓?shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作，采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。</p><p>　　⑧機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。</p><p>　　⑨便于實(shí)現(xiàn)自

59、動(dòng)化，液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向通過液壓元件是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用非常普遍。</p><p>　　⑩便于實(shí)現(xiàn)“三化”，液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化．也易于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。</p><p><b>　?。?）缺點(diǎn)</b&g

60、t;</p><p>　?、僖簤涸圃炀纫蟾?，由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格；</p><p>　　②實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難，液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)；</p><p>　?、塾鸵阂资軠囟鹊挠绊懀捎谟偷?/p>

61、粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作；</p><p>　　④不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力，由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力；</p><p>　?、萦鸵褐谢烊肟諝庖子绊懝ぷ餍阅埽鸵褐谢烊肟諝夂?，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響； </p><p>　　⑥油液容易污染；油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。發(fā)生故

62、障不易檢查和排除。</p><p>　　1.3.5 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)工業(yè)部門及農(nóng)林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，而且愈先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就愈多。</p><p>　?。?）在造紙、紡織、塑料、橡膠、等輕工行業(yè)，其造紙機(jī)、紡織機(jī)、注塑機(jī)、橡膠壓塊機(jī)等機(jī)械設(shè)備上都大量使用著液壓系統(tǒng)。</p>

63、;<p>　?。?）在礦山、石油、冶金、壓力加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量，而其的重量相對(duì)于其他傳動(dòng)方式來說又較小，所以更有廣泛的應(yīng)用。例如礦井支架、石油鉆井平臺(tái)、高爐爐頂設(shè)備、鋼坯連鑄機(jī)、板帶扎機(jī)壓下系統(tǒng)、壓力機(jī)、快鍛機(jī)、等設(shè)備上液壓系統(tǒng)被廣泛地使用著。</p><p>　?。?）其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽車等行業(yè)，液壓系統(tǒng)也是重要的組成部分。至于航天、軍工等廣泛采

64、用先進(jìn)技術(shù)的部門，液壓系統(tǒng)更.機(jī)傳動(dòng)技術(shù)中的交流變頻技術(shù)的發(fā)展是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)奪回不少液壓驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用范圍，但在大功率驅(qū)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，液壓系統(tǒng)還是被廣泛應(yīng)用著。</p><p>　　1.4 PLC用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?。?）可靠性高、穩(wěn)定性好</p><p>　　一般PLC允許輸入信號(hào)峰值比微機(jī)大得多。它與外部電路的聯(lián)系均經(jīng)過光隔離器，具有很強(qiáng)

65、的抗干擾能力，并有多種保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)故障，能使液壓系統(tǒng)迅速作出反應(yīng)，必要時(shí)可迅速停止。</p><p>　?。?）編程簡(jiǎn)單、使用方便</p><p>　　目前PLC普遍采用繼電器控制形式的“梯形圖”編程方式，易于被車床操作人員所掌握。</p><p>　?。?）維護(hù)便捷、檢修省時(shí)</p><p>　　PLC具有完善的監(jiān)控、診斷功能，如有醒

66、目的內(nèi)工作狀態(tài)、通信功能、輸入/輸出狀態(tài)和異常狀態(tài)等顯示。車床加工過程中各個(gè)控制環(huán)節(jié)的故障都可以用代碼來表示，大大提高了維修效率。</p><p>　　1.5課題研究的目的和意義</p><p>　　《液壓和氣壓傳動(dòng)》是工科院校機(jī)械類以及機(jī)電一體化專業(yè)的一門重要的基</p><p>　　礎(chǔ)課程。該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握液壓和氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),掌握基本的液壓、氣

67、壓原件的結(jié)構(gòu)、工作原理和適用場(chǎng)合,熟悉常用的液壓、氣壓基本回路的作用!構(gòu)成以及適用場(chǎng)合。了解先進(jìn)的液壓、氣動(dòng)技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。由于液壓甲板機(jī)械具有相對(duì)體積小、重量輕;執(zhí)行原件和動(dòng)力原件可以分開布置;可以帶負(fù)荷啟動(dòng);抗沖擊,能吸振;可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代船舶上,如:錨機(jī)、絞纜機(jī)、舵機(jī)、起貨機(jī)等。然而該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)"教學(xué)實(shí)踐表明,該課程只有通過理論課的講解和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合才能取得良好的教

68、學(xué)效果。液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和機(jī)電一體化等機(jī)械類人才所應(yīng)具備的傳動(dòng)、控制與伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要組成部分。《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握液壓與氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),掌握各種液壓、氣動(dòng)元件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用和選用方法,熟悉常用液壓與氣壓基本回路的功用、組成和應(yīng)用場(chǎng)合,了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)成果在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。因?yàn)樵撜n程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng),所以,為了提高教學(xué)效果,在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),必須利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)來加強(qiáng)

69、實(shí)踐的培養(yǎng),給學(xué)生具體回路和元件的接觸來了解液壓的</p><p>　　課題研究的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用繼電器等元件作為控制系統(tǒng)的控制元件，存在可靠性低、實(shí)驗(yàn)程序不易實(shí)現(xiàn)且靈活性差等缺點(diǎn)，在介紹該液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理及功能的基礎(chǔ)上，給出了該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PLC 控制方案，重點(diǎn)闡述了PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。</p><p>　　課題研究的意義在于PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都

70、應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。因此可以將PLC運(yùn)用于對(duì)多缸控制回路的控制，來實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化壓力控制。在液壓系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)遇到要求多個(gè)缸按一定的動(dòng)作順序動(dòng)作的多缸順序動(dòng)作回路，如定位缸-夾緊缸-切削缸組成的三缸順序動(dòng)作回路，這種回路的控制可以采用順序閥控制，電氣控制，PLC控制等。在諸多控制方法中，順序閥控制難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，電氣控制硬件接線復(fù)雜，而PLC控制則顯得簡(jiǎn)單，方便，特別是對(duì)于缸比較多，動(dòng)作順序

71、比較復(fù)雜的多缸循環(huán)順序動(dòng)作回路。PLC是一種專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，而且編程方便，易于使用，變更動(dòng)作順序只需在程序上稍做修改便可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.6課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文采用了可編程控制器為主控單元設(shè)計(jì)出三種多缸工作控制回路，利用多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)和西門子PLC，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和程序設(shè)計(jì)，完成對(duì)各種多缸

72、工作控制回路的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)多缸工作控制回路的功能。具體來說有以下幾點(diǎn):</p><p>　　(1)通過應(yīng)用液壓基本理論對(duì)所設(shè)計(jì)液壓基本回路及原件進(jìn)行理論分析；</p><p>　　(2)利用基本的液壓回路,對(duì)其工作原理進(jìn)行闡述，并繪制出實(shí)驗(yàn)臺(tái)電磁鐵動(dòng)作總圖；</p><p>　　(3)進(jìn)行PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)并繪制PLC系統(tǒng)實(shí)際接線圖；</p><

73、;p>　　(4)完成可編程控制器的程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　(5)利用多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)完成測(cè)試及處理和測(cè)試結(jié)果分析。</p><p><b>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如果由一個(gè)油源給多個(gè)執(zhí)行元件供油,各執(zhí)行元件會(huì)因回路中的壓力、流量的相互影響而在動(dòng)作上受到牽制。我們可以通過壓力、流量、行程控制來實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元

74、件預(yù)定動(dòng)作的要求。多執(zhí)行元件控制回路又分為順序動(dòng)作回路、互不干擾回路、回同步路和多路換向閥控制回路四種。這里主要介紹前兩種。順序回路中又有用壓力控制式、行程控制式和時(shí)間控制式三種回路,壓力控制式中又可以采用順序閥或壓力繼電器來實(shí)現(xiàn)壓力順序控制。同步回路又有液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)、串聯(lián)液壓缸、采用調(diào)速閥的并聯(lián)液壓缸、采用同步液壓馬達(dá)等多種同步形式。</p><p>　　2.1多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)</p>&l

75、t;p>　　隨著液壓用戶對(duì)設(shè)備要求的提高，設(shè)備動(dòng)作可靠性越來越引起用戶的極大關(guān)注。為保證兩個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器按規(guī)定的次序正常動(dòng)作，可以通過機(jī)械裝置、邏輯電路或液壓回路控制液壓缸以及電磁換向閥等液壓元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求，但這無疑會(huì)使隨著液壓用戶對(duì)設(shè)備要求的提高，設(shè)備動(dòng)作可靠性越來越引起用戶的極大關(guān)注。為保證兩個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器按規(guī)定的次序正常動(dòng)作，可以通過機(jī)械裝置、邏輯電路或液壓回路控制液壓缸以及電磁換向閥等液壓元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求，但這無疑會(huì)使系

76、統(tǒng)變得更為復(fù)雜，可靠性降低，成本增加。為此，我們結(jié)合某工程設(shè)計(jì)了順序動(dòng)作液壓缸，用以控制液壓系統(tǒng)中相關(guān)執(zhí)行器液壓回路的通斷，達(dá)到各執(zhí)行器按規(guī)定順序動(dòng)作的目的。</p><p>　　2.1.1多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　如圖2.1 所示</b></p><p>　　圖2.1 多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)</p>&l

77、t;p>　　2.1.2液壓系統(tǒng)圖分析</p><p>　　如圖2.1.1 所示為由行程開關(guān)控制的多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)回路。當(dāng)閥 C 電磁鐵 1 YA 帶電換向時(shí),缸A 右行,完成動(dòng)作A;觸動(dòng)行程開關(guān)S1 使閥 D 電磁鐵 2 YA 帶電換向,控制缸B 右行完成動(dòng)作 B ;當(dāng)缸B 右行至觸動(dòng)行程開關(guān)S2 時(shí),閥 C 電磁鐵 3 YA 得電換向,缸A 返回,實(shí)現(xiàn)動(dòng)作 C 后,觸動(dòng) S3 使 D 電磁鐵 4 YA

78、 得電換向,缸 B 返回,完成動(dòng)作 D ;最后觸動(dòng)S4 時(shí)，閥D電磁鐵5YA得電使泵卸荷并延時(shí)20S,完成一個(gè)工作循環(huán)，使 1 YA 帶電,重復(fù)上述循環(huán)。</p><p>　　2.1.3電磁鐵動(dòng)作順序及功能轉(zhuǎn)換表</p><p>　　表2.1電磁閥功能轉(zhuǎn)換表</p><p><b>　　2.2互不干擾回路</b></p><

79、p>　　在一泵多缸的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)其中一個(gè)液壓缸轉(zhuǎn)為快速運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)，往往會(huì)造成系統(tǒng)的壓力下降，影響其它液壓缸工作的穩(wěn)定性。快慢速互不干擾回路可以使幾個(gè)執(zhí)行元件在完成各自的循環(huán)動(dòng)作時(shí)彼此互不影響，可用于工作進(jìn)給要求比較穩(wěn)定、有多個(gè)執(zhí)行元件的機(jī)床液壓系統(tǒng)中。</p><p>　　2.2.1多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　如圖 2.2 所示</b>

80、</p><p>　　圖2.2 多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)</p><p>　　2.2.2液壓系統(tǒng)圖分析</p><p>　　通過節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)多缸快慢速互不干擾的因路。左液壓缸A和右液壓缸B各自完成“快進(jìn)---工進(jìn)---快退”的自動(dòng)工作循環(huán)。當(dāng)閥E電磁鐵1YA得電和閥F電磁鐵4YA得電，兩缸均作差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。如果左缸A先完成快進(jìn)動(dòng)作，碰到行程開關(guān)S2使閥C電磁鐵2YA

81、得電，由左調(diào)速閥使缸A獲得慢速工進(jìn)，不受右缸快進(jìn)的影響。當(dāng)兩缸均轉(zhuǎn)為工進(jìn)后，若左缸A先完成了工進(jìn)，碰到行程開關(guān)S3使閥C電磁鐵2YA和閥E電磁鐵3YA都得電，左缸A改由有桿腔供油，使活塞快速返回，這時(shí)右缸B繼續(xù)完成工進(jìn)，不受左缸A的影響。當(dāng)所有電磁鐵都失電時(shí)，兩缸都停止運(yùn)動(dòng)。上回路采用快、慢速運(yùn)動(dòng)由節(jié)流閥、調(diào)速閥及相應(yīng)的電磁閥進(jìn)行控制的方案來保證兩缸憐快慢速運(yùn)動(dòng)互不干擾。</p><p>　　2.2.3 電磁鐵動(dòng)

82、作順序及功能轉(zhuǎn)換表</p><p>　　表2.2 左缸A電磁閥功能轉(zhuǎn)換表</p><p>　　表2.3 右缸B電磁閥功能轉(zhuǎn)換表</p><p><b>　　2.3同步運(yùn)動(dòng)回路</b></p><p>　　在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作同步的情況較多，設(shè)計(jì)人員通常采用節(jié)流調(diào)速、串聯(lián)液壓缸、分流閥及同步馬達(dá)等一系列方案來

83、實(shí)現(xiàn)。由于在設(shè)備制造和運(yùn)行中存在一系列內(nèi)在和外在因素，如泄露、制造誤差、摩擦和阻力等問題，使同步回路在應(yīng)用時(shí)獲得的同步效果有差異，這就要求在方案設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)不同工況選擇不同的同步回路。下面介紹一種帶補(bǔ)償裝置的同步回路設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　2.3.1同步運(yùn)動(dòng)回路液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　如圖2.3所示</b></p><p>

84、;　　圖2.3 同步運(yùn)動(dòng)回路液壓系統(tǒng)</p><p>　　2.3.2液壓系統(tǒng)圖分析</p><p>　　由泵、溢流閥、換向閥及兩串聯(lián)缸組成的回路，要求實(shí)現(xiàn)兩串聯(lián)缸同步。實(shí)現(xiàn)此串聯(lián)液壓缸同步回路的前提條件是：必須使用雙側(cè)帶活塞桿的液壓缸，或者串聯(lián)的兩油腔的有效作用面積相等，這樣根據(jù)油缸速度為流量與作用面積的比值，油缸的速度才能相同。但是，這種結(jié)構(gòu)往往由于制造上的誤差、內(nèi)部泄露及混入空氣等原因

85、而影響其同步性。對(duì)于負(fù)載一定時(shí)，需要的油路壓力要增加，其增加的倍數(shù)為其所串聯(lián)的油缸數(shù)。為了補(bǔ)償因?yàn)樾孤对斐傻挠透撞煌絾栴}，在設(shè)計(jì)同步回路時(shí)可以采用帶補(bǔ)油裝置的同步回路，見圖 2.3.1。圖 2.3.1中回路增加了液壓鎖和控制液壓鎖打開的換向閥，這條油路的增加可使兩串聯(lián)缸更好地實(shí)現(xiàn)同步。同樣，缸Ⅰ的有桿腔 A 和缸Ⅱ的無桿腔 B 的受力面積相同。在工作狀態(tài)，活塞桿伸出的情況下，如果缸Ⅰ先伸出到底部，限位開關(guān)的作用使電磁換向閥得電，壓力油

86、進(jìn)入 B 腔補(bǔ)入一部分油液，使油缸Ⅱ完成全部行程；如果缸Ⅱ先伸出到底部，限位開關(guān)的作用使電磁閥得電，液控單向閥打開，使 A 腔放出部分油液，使油缸Ⅰ完成全部行程。</p><p>　　2.3.3電磁鐵動(dòng)作順序及功能轉(zhuǎn)換表</p><p>　　表2.4 同步運(yùn)動(dòng)回路電磁閥功能轉(zhuǎn)換表</p><p><b>　　3 PLC控制設(shè)計(jì)</b></

87、p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的,用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因此,PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容應(yīng)包括:</p><p>　?。?）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求,以及所提出的各項(xiàng)控制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算,首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字1/0點(diǎn)和模擬量通道數(shù),進(jìn)行1/0點(diǎn)初步分配

88、,繪制FO使用資源圖。</p><p>　?。?）進(jìn)行PLC系統(tǒng)配置設(shè)計(jì),主要為PLC的選擇,PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件,正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC,應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、1/0模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</p><p>　　(4)選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器信號(hào)燈等執(zhí)行

89、元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。</p><p>　　(5)設(shè)計(jì)控制程序。在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應(yīng)完成的動(dòng)作對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng),可用狀態(tài)流程圖的形式全面的表達(dá)出來。必要時(shí)還可以將控制任務(wù)分為幾個(gè)獨(dú)立部分,這樣可化繁為簡(jiǎn),有利于編程與調(diào)試。程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、編制語句表清單。由于控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的條件,是保證系統(tǒng)工作正常、安全、

90、可靠的關(guān)鍵,因此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改,直到滿足要求為止。</p><p>　　3.1順序動(dòng)作 PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 PLC I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要,按鈕和行程開關(guān)可以直接與 PLC 的輸入端子相連,繼電器線圈與輸出端子相連, 可知PLC 所需的輸入、 輸出點(diǎn)數(shù)共計(jì)12點(diǎn),考慮到今后擴(kuò)大功能留有余地,

91、 我們選用SIEMENS57一 200 224CPU可以很好的滿足要求,而且價(jià)格比較便宜。它由220V交流電來驅(qū)動(dòng)0一 220V的交直流電器設(shè)備,比較靈活可靠。它有14點(diǎn)開關(guān)量輸入和10點(diǎn)開關(guān)量輸出,并且可以配接7個(gè)擴(kuò)展模塊。而且它有專用的編程軟件V3.1STEPMicroWin,內(nèi)部提供了有輸入/輸出繼電器(I/Q)、內(nèi)部標(biāo)志位(M)、特殊標(biāo)志位(SM)、狀態(tài)元件(S)、定時(shí)器(T)、計(jì)數(shù)器(C)、變量存取器(V)、累加器(AC)、模

92、擬量輸入/輸出(AIW/AQw)豐富的軟元件,能很好滿足實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的需要。同時(shí)其用戶程序編制有指令表、梯形圖和順序流程圖三種形式,可供不同用戶選擇。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)中,我們選用梯形圖語言進(jìn)行程序的編制,因?yàn)楸容^接近電氣邏輯,簡(jiǎn)單而且方便掌握。輸入、 輸出點(diǎn)分配如下所</p><p>　　表3.1 PLC的I/O口分配表</p><p>　　圖2.1 多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)</p

93、><p>　　3.1.2 PLC程序設(shè)計(jì) </p><p>　　常用的PLC 程序設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和功能表圖法等。這些方法的選擇需根據(jù)具體情況分析來決定。但不管用何種方法設(shè)計(jì)出的程序控制效果是一樣的。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC 程序:是沿用傳統(tǒng)繼電器電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念,即在一些典型程序的基礎(chǔ)上,根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際要求,不斷修改、完善程序。有時(shí)需多次反復(fù)修

94、改后才能得到一個(gè)滿意的結(jié)果,常用于簡(jiǎn)單的液壓回路。功能表圖法設(shè)計(jì)PLC 程序:該方法首先是繪制功能表圖,然后再將其轉(zhuǎn)化為PLC 程序。將液壓系統(tǒng)的工作順序劃分為步(即一個(gè)工作狀態(tài)) ,并確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件(行程開關(guān)、壓力開關(guān)) ,當(dāng)滿足進(jìn)入下一步的轉(zhuǎn)換條件的輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)即標(biāo)志這一步結(jié)束和下一步的開始。在步內(nèi),輸出狀態(tài)保持不變,當(dāng)本步的轉(zhuǎn)換條件成立時(shí),上一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束,下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)開始一般用于較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。</p&

95、gt;<p>　　本系統(tǒng)的功能完成主要靠PLC 內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)，有些控制可以由上位機(jī)來干預(yù)。由于PLC 有著極好的穩(wěn)定性，所以設(shè)備的大部分控制功能都由PLC 來實(shí)現(xiàn), 程序的整體結(jié)構(gòu)如下</p><p>　　3.1.3 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)I/O地址分配，做出PLC的實(shí)際接線圖，如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1

96、PLC實(shí)際接線圖</p><p>　　3.2互不干擾回路PLC 控制設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 PLC I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要,按鈕和行程開關(guān)可以直接與 PLC 的輸入端子相連,繼電器線圈與輸出端子相連, 可知PLC 所需的輸入、 輸出點(diǎn)數(shù)共計(jì)16點(diǎn), 參考前面章節(jié)的選擇原則,我們選用SIEMENS57一200224CPU可以很好

97、的滿足要求。輸入、 輸出點(diǎn)分配如下所示</p><p>　　表3.2 PLC的I/O口分配表</p><p>　　圖2.2 多缸順序動(dòng)作液壓系統(tǒng)</p><p>　　3.2.2 PLC程序設(shè)計(jì) </p><p>　　本系統(tǒng)的功能完成主要靠PLC 內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)，有些控制可以由上位機(jī)來干預(yù)。由于PLC 有著極好的穩(wěn)定性，所以設(shè)備的大部分控制功能

98、都由PLC 來實(shí)現(xiàn), 程序的整體結(jié)構(gòu)如下</p><p>　　3.2.3 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.2 PLC實(shí)際接線圖</p><p>　　3.3 同步運(yùn)動(dòng)回路PLC 控制設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 PLC I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要,按鈕和行程開關(guān)可以直接與

99、PLC 的輸入端子相連,繼電器線圈與輸出端子相連, 可知PLC 所需的輸入、 輸出點(diǎn)數(shù)共計(jì) 9 點(diǎn),考慮到今后擴(kuò)大功能留有余地,選定西門子公司型號(hào)為S 7-200CPU224型 PLC。輸入、 輸出點(diǎn)分配如下所示</p><p>　　表3.3 PLC的I/O口分配表</p><p>　　圖2.3 同步運(yùn)動(dòng)回路液壓系統(tǒng)</p><p>　　3.3.3 PLC程序設(shè)計(jì)

100、 </p><p>　　本系統(tǒng)的功能完成主要靠PLC 內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)，有些控制可以由上位機(jī)來干預(yù)。由于PLC 有著極好的穩(wěn)定性，所以設(shè)備的大部分控制功能都由PLC 來實(shí)現(xiàn), 程序的整體結(jié)構(gòu)如下</p><p>　　3.1.2 PLC外部電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)I/O地址分配，做出PLC的實(shí)際接線圖，如圖所示</p><p>　　

101、圖3.3 PLC實(shí)際接線圖</p><p>　　4 利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證</p><p>　　4.1多缸順序工作控制回路</p><p>　　4.1.1液壓實(shí)驗(yàn)所需元件選擇</p><p>　　表4.1 液壓實(shí)驗(yàn)所需元件</p><p>　　4.1.2利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證</p><p>

102、　　利用多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證如圖4.1所示</p><p>　　圖 4.1基于PLC的多缸順序工作控制回路</p><p>　　4.1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了“動(dòng)作一（缸1右行）——?jiǎng)幼鞫ǜ?右行）——?jiǎng)幼魅ǜ?左行）—?jiǎng)幼魉模ǜ?左行）———泵卸荷”的自動(dòng)工作循環(huán)。</p><p>　　4.2多缸互不干擾工作控

103、制回路</p><p>　　4.2.1液壓實(shí)驗(yàn)所需元件選擇</p><p>　　表4.2 液壓實(shí)驗(yàn)所需元件</p><p>　　4.2.2利用液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證</p><p>　　利用多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證如圖4.2 所示</p><p>　　圖 4.2基于PLC的多缸順序工作控制回路</p><p&

104、gt;　　4.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了左液壓缸A和右液壓缸B各自完成“快進(jìn)---工進(jìn)---快退”的自動(dòng)工作循環(huán)。 </p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　多缸動(dòng)作液壓系統(tǒng)其控制系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性,通過PLC 在液壓系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐證明,采用PLC 對(duì)液壓進(jìn)行控制,進(jìn)行組態(tài)和編程后,實(shí)現(xiàn)電磁

105、換向閥的控制,可以非常容易的滿足工藝要求。PLC 與液壓聯(lián)合控制可以提高控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化控制線路,縮小控制裝置的體積,而且使操作人員非常方便、簡(jiǎn)單的在人機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)各種操作,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,降低了故障發(fā)生率,工作效率也大大提高。下位機(jī)（PLC）實(shí)現(xiàn)電磁換向閥的控制，可以非常容易的滿足工藝要求。使操作人員非常方便、簡(jiǎn)單的在人機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)各種操作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了故障發(fā)生率，工作效率也大大提高。這些更加充分證明了自

106、動(dòng)控制在液壓領(lǐng)域?qū)⒂懈鼘挼陌l(fā)展前景。</p><p>　　應(yīng)用PLC 實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣控制，不僅克服了以繼電器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間慢、控制精度低、可靠性差等缺點(diǎn)， 而且由于PLC 具有在線修改功能，可以借助軟件來實(shí)現(xiàn)不同的控制， 從而簡(jiǎn)化硬件電路，縮小控制裝置的體積的同時(shí)還增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的功能，充分發(fā)揮PLC 接線簡(jiǎn)單、學(xué)習(xí)容易、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>

107、;　　同時(shí)將該技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中,學(xué)生通過電控液壓系統(tǒng)結(jié)合的學(xué)習(xí)還能學(xué)會(huì)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)自動(dòng)化的先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)。學(xué)生不僅理解和掌握了液壓課程的基本知識(shí)與理論,而且了解了PLC 的輸入和輸出的控制方式,學(xué)習(xí)了PLC 的基本操作和控制,掌握了PL C 編程并能進(jìn)行計(jì)算機(jī)和PLC 之間的通訊?；赑LC 控制的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使學(xué)生能夠?qū)W會(huì)基本的PLC 編程技術(shù)，同時(shí)通過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、操作、調(diào)試等過程的訓(xùn)練，提高自身的綜合素質(zhì)，掌握

108、采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)自動(dòng)化的先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 佟河亭,陳維早.多缸同時(shí)動(dòng)作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)床與液壓. 2006(11)</p><p>　　[2]吳春玉.PLC在控制多缸液壓系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)，2009（11）</p&g

109、t;<p>　　[3] 朱紹勝.基于PLC的車床液壓回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2009(06)</p><p>　　[4] 吳芹蘭.PLC在多缸順序控制中的應(yīng)用[J].流體傳動(dòng)與控制. 2010(01)</p><p>　　[5] 韓服善.基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)電一體化. 2008(12)</p><p>　　[6

110、] 宋伯生.PLC順序控制程序工程方法[J].電氣時(shí)代. 2006(09)</p><p>　　[7] 宋伯生.PLC順序控制程序同步化邏輯設(shè)計(jì)[J].電氣時(shí)代. 2006(10)</p><p>　　[8] 韓服善.基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)電一體化. 2008(12)</p><p>　　[9] 賈善斌.多級(jí)液壓缸四缸同步控制系統(tǒng)研究[D].太原

111、科技大學(xué).2012</p><p>　　[10] 張敏菊.基于PLC的工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究[D]. 2008</p><p>　　[11] 王經(jīng)偉.液壓系統(tǒng)同步回路的設(shè)計(jì)[A]. 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)流體傳動(dòng)與控制分會(huì)第六屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C]. 2010</p><p>　　[12]劉軍營(yíng) ，李素玲.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例解析[M].北京：機(jī)械

112、工業(yè)出版社.2012</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師王玉玲副教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)識(shí)淵博,對(duì)教學(xué)一絲不茍,對(duì)科研求真務(wù)實(shí),對(duì)學(xué)生親切和藹。仁厚高尚的學(xué)者風(fēng)范感染、激勵(lì)著我,使我在學(xué)期間不敢有絲毫懈怠。在畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫期間,老師為我提出了切實(shí)可行的建議,使我受益匪淺。諄諄的教誨、殷

113、切的期盼使我倍受感動(dòng)。他們不僅傳授我知識(shí),更給予我生活上的指導(dǎo)、鼓勵(lì),并教導(dǎo)我如何為人處世。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書收筆之際,在此謹(jǐn)向老師致以崇高的敬意。在畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫過程中,劉嘉副教授、田靜副教授等機(jī)電一體化的老師多次參與討論,都給予了我很大幫助,這里一并致謝!</p><p>　　此外還要感謝機(jī)械電子專業(yè)的同學(xué),他們給了我很多寶貴的意見和建議。在畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫過程中能及時(shí)的幫我解決遇到的問題。正是大家的這