【正文】 快速下降， 泵 1 的全部流量還不足以補(bǔ)充主腔上腔空處的容積， 因而在上腔形成局部真空，置于液壓缸頂部的充液箱 15 內(nèi)的油液在大氣壓及油位作用下，經(jīng)液控單向閥 14（充液閥）進(jìn)入主缸上腔。本設(shè)備在油箱內(nèi)及工作油路上設(shè)有冷卻管路，需要冷卻時通循環(huán)冷卻水，不需要冷卻時，停止通冷卻水。此類泵是在 DCY141B 泵的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計而成的一種新的變量形式，它以步進(jìn)電機(jī)代替 DCY141B 泵上的可逆電動機(jī)，利用步進(jìn)電機(jī)帶動變量頭改變泵的斜盤角度來實(shí)現(xiàn)其控制功能，以滾珠絲桿代替普通絲桿，可實(shí)現(xiàn)高精度的流量控制。缸口部分也裝有鑄鐵導(dǎo)向套和 Y型密封圈。在編制程序過程中把設(shè)備所有可能出現(xiàn)的情況考慮進(jìn)去，確保液壓設(shè)備本身及操作使用人員的安全 :同時可大大提高設(shè)備的整體性能及壓力設(shè)備的高技術(shù)含量；為我國的裝備制造業(yè)的發(fā)展方向提供經(jīng)驗(yàn)。機(jī)床行業(yè)中 PLC 品牌集中度比較高，主要集中于日系品牌（三菱、歐姆龍）和西門子，臺灣品牌臺達(dá)在其中也占有一定的市場份額，而其他的品牌主要有富士、倍福、 ls、施耐德、光洋、 abb 和橫河等。它們可以共用一個 cpu，也可以是單獨(dú)的 cpu，這種結(jié)構(gòu)從軟硬件整體上考慮， PLC 和 NC 之間沒有多余的導(dǎo)線連接 , 增加了系統(tǒng)的可靠性 , 而且 NC 和 PLC 之間易實(shí)現(xiàn)許多高級功能。 PLC 是一種應(yīng)用于工業(yè)控制的智能型可編程序的順序控制器，是每一接點(diǎn)可重復(fù)使用的智能型繼電器陣列。 Automatic control。 湖 北 文 理 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )正文 題 目 四柱式液壓機(jī)的自動控制 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機(jī)械與汽車工程學(xué)院機(jī)制 0812 班 姓 名 王凡 學(xué) 號 08115053 指導(dǎo)教師 職 稱 吳 和 副教授 I 四柱式液壓機(jī)的自動控制 摘要 ： 本設(shè)計以四柱式液壓機(jī)的機(jī)械及液壓裝置為基礎(chǔ)，配以可編程控制器，根據(jù)液壓機(jī)的工作過程，按照生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行自動控制。 PLC。過去， PLC 僅作為順序控制器來使用，常規(guī)情況下，對于一些過程控制，都采用上位微機(jī)控制來完成即所謂的集散控制系統(tǒng) (DCS)。 PLC 中的信息也能通過 CNC 的顯示器顯示 , 這種方式對于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu)勢。 機(jī)床行業(yè)在保持了最近這些年的持續(xù)高速增長之后，于今年開始出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，特別是在受金融危機(jī)沖擊后，從 7月份開始與去年同期相比都有不同程度的下降， 11月份甚至下降幅度達(dá)到 %，如此高幅度的下降是歷年很少見的，其中普通機(jī)床的影響尤為明顯，庫存開始增加，而數(shù)控機(jī)床的影響稍微少一些，從而給這個行業(yè)重新洗牌，未來機(jī)床 的方向是數(shù)控化和逐步高端化，這些機(jī)床都需要使用大量 PLC 和運(yùn)動控制器 /卡來逐步取代繼電器或機(jī)械控制，使得機(jī)床的整體性能得到提升，因此從長遠(yuǎn)來看， PLC 和運(yùn)動控制器 /卡在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用還是會很有潛力，在金融危機(jī)的沖擊下，用戶對 PLC 的性價比會越來越高，在同等價位水平下，希望 PLC 能夠集成更多功能，如多軸插補(bǔ)功能等，甚至把原來不帶有運(yùn)動控制模塊的 PLC 轉(zhuǎn)化成帶有運(yùn)動模塊，這些都是 PLC 廠商面對這場危機(jī)時所需要考慮的，在人人捂緊錢包的時候，只有更加高性價比的產(chǎn)品才能在這場危機(jī)中勝出，而對于運(yùn)動控制器 /卡，開放性將 是其發(fā)展趨勢，不需要借助相關(guān)平臺即能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制功能。 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2 四柱式液壓機(jī) 的結(jié)構(gòu)和工作原理 分析 YB32500 四柱式液壓機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)；簡述液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理；為下一步采用 PLC 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計做基礎(chǔ)。 Y型密封圈是用聚氨脂橡膠制成的。主油泵電動機(jī)選用 Y200L4 45KW，轉(zhuǎn)速1475r/m。 由于北方冬季氣溫低，最低溫度達(dá)到零下 20 幾度，為了液壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，本設(shè)備在油箱內(nèi)設(shè)置加熱裝置。 工件加壓當(dāng)主缸滑塊 22上的擋鐵 23 壓下行程開關(guān) XW2 時，電磁鐵 5DT 斷電，閥 8 處于常態(tài)位，閥 9 關(guān)閉。保壓時間可由壓力繼電器 12 控制的時間繼電器調(diào)整。主泵 1的供油壓力升高 ,推開充液閥 14 的主閥芯。 (3)液壓機(jī)出現(xiàn)故障時，便于快速查找故障原因。 電氣系統(tǒng)設(shè)計 電氣原理圖如 圖 所示 ： 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 電氣原理圖 根據(jù)液壓機(jī)的控制要求，所需的器件有：西門子 S7200 系列 PLC、起動按鈕 SB停止按鈕 SB紅綠色信號燈等，輸入／輸出端口接線如外部接線圖所示。而且為了適應(yīng)特殊場合的需要，有的 PLC 生產(chǎn)商還采用了冗余設(shè)計和差異設(shè)計 (如德國 Pi12 公司的 PLC)，進(jìn)一步提高了其可靠性。又用程序 (軟接線 )代替硬接線，安裝接線工作量少。 由于具有上述特點(diǎn)，使得 LPC的應(yīng)用范圍極為廣泛，可以說只要有工廠、有控制要求，就會有 PLC 的應(yīng)用。第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主管控制PLC 的運(yùn)行，使整個 PLC按部就班地工作。數(shù)字控制技術(shù)實(shí)質(zhì)就是用脈沖實(shí)現(xiàn)控制的技術(shù)。 PLC 有很 多指示燈，可顯示 LPC 自身的狀態(tài)與控制對象的狀態(tài)。PLC 與 PLC可通信。根據(jù)控制系統(tǒng)圖選用 CPU 型號為 CPU226DC/DC/DC24 輸入 /16 晶體管輸出的 PLC。 （ PTO） S7200PLC 提供兩個高速脈沖輸出點(diǎn) (.)l，可以分別工作在 PTO(脈沖串輸湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 出 )和 PWM(脈寬調(diào)制 )狀態(tài)下。20186。 卸壓回程時 :電機(jī)正轉(zhuǎn)186。 : 快速下行時 :斜盤從零位調(diào)到 12186。特別在工業(yè)過程中，由于控制對象的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，系統(tǒng)的參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論分析綜合要耗費(fèi)很大代價進(jìn)行模型辨識，但往往不能得到預(yù)期的效果，所以人們常采用 PID調(diào)節(jié)器，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行在線整定。本設(shè) 計對液壓油溫進(jìn)行過程控制，使其保持在 15℃、 55℃的最佳工作狀態(tài)。當(dāng)油溫低于 15℃時，啟動油箱內(nèi)的加熱元件 (加熱元件選用 SRY 型管狀件，電壓 :AC22OV 功率 2KW)，當(dāng)油溫高于 35℃停止加熱。具體的輸入分配如 表 : 表 輸入地址分配表 輸入地址 對應(yīng)外部設(shè)備 自動啟動按鈕 回程到位及上死點(diǎn)接近開關(guān) 快轉(zhuǎn)慢接近開關(guān) 光柵保護(hù)輸入 下死點(diǎn)接近開關(guān) 頂出缸頂出接近開關(guān) 頂出缸退回接近開關(guān) 壓力設(shè)定電接點(diǎn) 手動啟動低壓油泵電機(jī) 停止按鈕 手動壓制按鈕 手動回程按鈕 手動頂出按鈕 手動退回按鈕 自動 /手動選擇開關(guān) 高速控制開關(guān) 中速控制開關(guān) 低速控制開關(guān) 加熱 /冷卻選擇開關(guān) 手動啟動主油泵電機(jī) 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 手動停止主油泵電機(jī) 時間繼電器延時 觸點(diǎn) 手動停止低壓油泵電機(jī) 這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有脈沖輸出 (步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動器 )、下行電液閥、回程電液閥、頂出電液閥、退回電液閥、快行電液閥、低壓油泵電機(jī)、時間繼電器、油溫冷卻進(jìn)水閥、加熱元件、主油泵電機(jī)星 三角啟動共 11 個設(shè)備，而主油泵電機(jī)星 三角啟動需 3個輸出量，所以輸出點(diǎn)應(yīng)為 14 個。 檢測是否滿足自動運(yùn)行條件 ，若滿足條件則進(jìn)行自動運(yùn)行，主泵工 作，脈沖單元輸出，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，控制變湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 量泵排油，液壓運(yùn)行速度控制液壓機(jī)的運(yùn)行。 子程序是自動控制程序的子程序，主要用來復(fù)位自動控制運(yùn)行的條件。 、 6子程序是 1自動、 2手動控制程序中控制液壓機(jī)運(yùn)行高、中、低速度選擇的子程序。若條件不滿足則停車。完成這些工作需要用到 4個定時器，根據(jù)實(shí)際需要選用通電延時 ，時基為10Oms、定時器號 T37T40 的 LPC 內(nèi)部定時器。 DIP開關(guān)設(shè)置 SW1SW8全為 OFF狀態(tài)即 :00000000。 當(dāng)被調(diào)量為溫度時，根據(jù) PID 參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)選擇范圍 : K 的選擇范圍 : 1T 的選擇范圍 :.31Om dT 的選擇范圍 : 增大比例系數(shù) K，一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差。 PID 控制分模擬和數(shù)字兩種類型，數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器是由模擬 PID 調(diào)節(jié)器發(fā)展而來的，其控制算法是按給定值與實(shí)際值之間偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的。 快轉(zhuǎn)慢時 :電機(jī)反轉(zhuǎn) 4186。 : 快速下行時 :斜盤從零位調(diào)到 16186。步進(jìn)電機(jī)選用三相雙拍式，由計算公式 : 4023 ??? ????? m k z? 41 式中 ? ：每輸入一個脈沖步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度 m ：步進(jìn)電機(jī)相數(shù) k ：步進(jìn)電機(jī)工作方式系數(shù)，單拍取 1，雙拍取 2 z ：步進(jìn)電機(jī)齒數(shù) 由此計算知電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要 240 個脈沖，按照拉桿移動 1mm 需 40個脈沖計算，斜盤從零位調(diào)到 20186。高速脈沖輸出點(diǎn)和普通數(shù)字量輸出點(diǎn)共用輸出映像 。由于又要求對油溫進(jìn)行控制，其控制方式采用模擬量入 /開關(guān)量出的形式，因此需增加一 個 擴(kuò)展溫度測量模塊，其型號為 EM231RTD。可多到幾十、幾百、幾千 、幾萬，甚至不受限制。近期的 PLC，出現(xiàn)故障還可自動記錄，可記故障出現(xiàn)的具體時間。 PLC 的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，隨著技術(shù)的發(fā)展，也越來越大。通過用戶指令解釋程序，將 PLC 的編程語言變?yōu)闄C(jī)器語言指令 :再由 CPU 執(zhí)行這些指令。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器 (CPU)、存儲器、輸入 /輸出 (I/O)接口、電源等，如圖 電 源中 央 處 理 器輸入接口輸入接口存 儲 器編 程 設(shè) 備外 圍 接 口 圖 PLC 基本組成框圖 (CPU) 與一般計算機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC有條不紊的進(jìn)行工作，其主要任務(wù)有 :控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲 。 、維修工作量小。由于