【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 控制的液壓試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào) 1XXXXXXXXXX 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 基于 PLC 控制的液壓臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)液壓臺(tái)的功能要求液壓的方案設(shè)計(jì) 2 完成液壓臺(tái)的設(shè)計(jì)完成液壓臺(tái)電氣圖 6 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 時(shí)間安排 第 13 周 搜集資料并初步確定設(shè)計(jì)方案 第 46 周 液壓試驗(yàn)臺(tái)控制回路及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件選取 第 711 周液壓試驗(yàn)臺(tái)電氣控制 第 12 周 設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫 第 13 周 畢業(yè)答辯 必讀參考資料 北京化學(xué)工業(yè)出版社 20218 2 液壓元件試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo) JB 214677 中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn) 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械制造和機(jī)電一體化等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程該課程的任務(wù)是使學(xué)生能夠掌握液壓的基礎(chǔ)知識(shí)掌握各種液壓基本元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工作原理應(yīng)用場(chǎng)合和選用方法掌握常用液壓基本回路的作用構(gòu)成和適用場(chǎng)合了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)液壓技術(shù)成果在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用已成為工業(yè)機(jī)械工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)液壓傳動(dòng)的應(yīng)用深入各個(gè)領(lǐng)域國(guó)外生產(chǎn)的 95 的工業(yè)機(jī)械 90 的數(shù)控加工中心 95 以上的自動(dòng)化生產(chǎn)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家由電液伺服閥電液比例閥以及配用的專用電子控制器和相應(yīng)的液壓元件組合集成電流伺服比例控制系統(tǒng)的相互支撐發(fā)展已綜合形成液壓工程技術(shù)它的應(yīng)用與發(fā)展被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展立玉的重要標(biāo)志是液壓工工業(yè)又一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)和增長(zhǎng)點(diǎn)在我國(guó)同樣有一大批主機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展需要應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)因此將其列為促進(jìn)我國(guó)液壓工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一隨著應(yīng)用了電子技術(shù)計(jì)算及技術(shù)信息技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝新材料的發(fā)展和應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的 重要技術(shù)而其向自動(dòng)化高精度高效率高速化高功率小型化輕量化方向發(fā)展是不斷提高它與電傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵本文從液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自動(dòng)化控制軟件技術(shù)水壓元件及系統(tǒng)液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)使機(jī)械專業(yè)的學(xué)生在掌握液壓傳動(dòng)基本知識(shí)的更準(zhǔn)確形象地深入了解掌握元件的結(jié)構(gòu)回路的控制原理等掌握 PLC 可編程序控制的功能控制原理及編程技巧等 電控系統(tǒng)方框圖 最后設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的外形結(jié)構(gòu)以及各個(gè)液壓元件和電器元件的布置在三維軟件中裝配完成對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的外形設(shè)計(jì) 3．進(jìn)度安排 1．搜集資料并初步確定設(shè)計(jì)方案 13 周 2．按照要求設(shè)計(jì)液壓回路選擇回路的元器 46 周 3 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇 PLC 型號(hào)完成 PLC 的硬件和軟件設(shè)計(jì) 79 周 4 指 導(dǎo) 教 師 簽 名 年 月 日 注 1 開題報(bào)告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始后三周內(nèi)完成 2．設(shè)計(jì)的目的及意義至少 800 字基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少 400 字 3．指導(dǎo)教師意見(jiàn)應(yīng)從選題的理論或?qū)嶋H價(jià)值出發(fā)闡述學(xué)生利用 的知識(shí)原理建立的模型正確與否學(xué)生的論證充分否學(xué)生能否完成課題達(dá)到預(yù)期的目標(biāo) 鄭 重 聲 明 本人鄭重聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān) 本人簽名 日期 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 緒論 3 11 液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 3 12 PLC 發(fā)展概況 3 13 課題研究的意義 4 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 21 總體方案概述 5 22 液壓缸設(shè)計(jì) 5 壓缸設(shè)計(jì) 5 壓缸設(shè)計(jì) 7 流量計(jì)算 8 23 系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 8 本回路 8 本方案 9 統(tǒng)圖設(shè)計(jì) 9 24 液壓元件的選擇 11 的選擇 11 的選擇 11 的選擇 12 25 液壓輔件的計(jì)算與選擇 12 寸的確定 12 量的確定 13 液壓介質(zhì)的選取 13 統(tǒng)輔件的選擇 14 26 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 14 驗(yàn)算回路中的壓力損 失 14 統(tǒng)發(fā)熱升溫計(jì)算 15 27 液壓裝置整體設(shè)計(jì) 16 液壓系統(tǒng)總體布局 16 液壓閥的配置 16 的設(shè)計(jì) 17 3 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 31 總體方案設(shè)計(jì) 18 32 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 18 PLC 型號(hào)的選擇 18 PLC 外圍電路設(shè)計(jì) 20 選擇 21 控制面板設(shè)計(jì) 21 33 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 22 程序初始化 22 加載子程序 23 反轉(zhuǎn) 25 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 26 41 基于 VB60 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 設(shè)計(jì)概述 26 42 VB60 串行通信控件 26 43 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 26 的建立 26 DO 數(shù)據(jù)控制項(xiàng) 27 44 計(jì)算機(jī)與 PLC 通信 28 45 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 29 結(jié)束語(yǔ) 32 參考文獻(xiàn) 33 附錄 34 致謝 49 摘 要 現(xiàn)代液壓技術(shù)集傳動(dòng)控制和檢測(cè)于一體逐步向數(shù)字化和自動(dòng)化方向發(fā)展這就要求液壓教學(xué)能夠同步于現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展液壓教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)的研究和發(fā)是達(dá)成這一目的的重要方法 論文將模塊化設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代化控制理論和方法運(yùn)用于液壓教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)的研究與開發(fā)對(duì)液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的 功能與結(jié)構(gòu)液壓教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)的控制方案和基于PLC的液壓教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)了基于 PLC的液壓教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)編制了液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)程序包含進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回油節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度 負(fù)載特性四個(gè)實(shí)驗(yàn)節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)液壓回路的重要實(shí)驗(yàn)節(jié)流調(diào)速回路試驗(yàn)臺(tái)是重要的教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速回路試驗(yàn)臺(tái)精度較低不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集而本論文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)具有電腦數(shù)據(jù)采集功能 關(guān)鍵詞液壓試驗(yàn)臺(tái) 可編程控制器 控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 Abstract Modem hydraulic technology is an integration of transmissioncontrolexamination and puterwhich requires teaching on hydraulic should be in step with the uptodate control technology． The teaching experiment and development of experiment device on hydraulic are one of the main methods to realize it． This paper study and develop on hydraulic teaching testbed based on the modularize design methodmodernize control theory and technique． Lucubrate on the function and structurecontrol schemeand control system on PLC of hydraulic experiment testbed． edit the control program of the hydraulic teaching testbedThrottling control circuit performance is an important test for student so the important test speed loop is important as wellBut the traditional throttling control circuit loops has low precision and it cannot conduct data acquisition So we should design one that the test data can be collected Key Words Hydraulic test stand PLCControl System Data acquisition 1 緒論 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械制造和機(jī)電一體化等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程該課程的任務(wù)是使學(xué)生能夠掌握液壓的基礎(chǔ)知識(shí)掌握 各種液壓基本元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工作原理應(yīng)用場(chǎng)合和選用方法掌握常用液壓基本回路的作用構(gòu)成和適用場(chǎng)合了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)液壓技術(shù)成果在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用已成為工業(yè)機(jī)械工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)液壓傳動(dòng)的應(yīng)用深入各個(gè)領(lǐng)域國(guó)外生產(chǎn)的 95 的工業(yè)機(jī)械 90 的數(shù)控加工中心 95 以上的自動(dòng)化生產(chǎn)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)目前液壓元件不斷出現(xiàn)液壓技術(shù)的邏輯設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)字仿真也逐漸研究并應(yīng)用總之液壓技術(shù)這一領(lǐng)域的范圍比較廣泛設(shè)計(jì)的問(wèn)題較多理論基礎(chǔ)較深 液壓傳動(dòng)以運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)均勻調(diào)速范圍廣傳遞扭矩大易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 越來(lái)越廣泛地被用在機(jī)床的調(diào)速系統(tǒng)中機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)速度有很高的要求在機(jī)床液壓系統(tǒng)中調(diào)速回路占有相當(dāng)重要的地位它的工作性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)有著決定性的影響其中節(jié)流調(diào)速回路是很重要的調(diào)速回路他通過(guò)改變節(jié)流口的大小來(lái)控制流量則調(diào)速范圍大但節(jié)流引起能量損失大效率低易引起油液發(fā)熱另外節(jié)流調(diào)速回路是液壓系統(tǒng)基本回路是液壓教學(xué)的重難點(diǎn)因此設(shè)計(jì)一個(gè)液壓試驗(yàn)臺(tái)是十分必要的但是現(xiàn)有的教學(xué)用液壓試驗(yàn)臺(tái)大多都需要手動(dòng)操作但是如果能設(shè)計(jì)出可以用自動(dòng)循環(huán)功能而且采用微機(jī)測(cè)控采集數(shù)據(jù)試驗(yàn)臺(tái)用于液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)則更為方便直觀可靠 11 液壓 傳動(dòng)的發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù) 1795 年英國(guó)約瑟夫布拉曼 Joseph Braman17491814 在倫敦用水作為工作介質(zhì)以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)1905 年將工作介質(zhì)水改為油又進(jìn)一步得到改善 第一次世界大戰(zhàn) 19141918 后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用 特別是 1920 年以后發(fā)展更為迅速液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初 20 年間 才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段 1925 年維克斯 FVikers 發(fā)明了壓力平衡式葉片 泵為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠 定了基礎(chǔ) 20 世紀(jì)初康斯坦丁斯克對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究 1910 年對(duì)液力傳動(dòng) 液力聯(lián)軸節(jié)液力變矩器等 方面的貢獻(xiàn)使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展第二次世界大戰(zhàn) 19411945 期間在美國(guó)機(jī)床中有 30 應(yīng)用了液壓傳動(dòng)應(yīng)該指出日 本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近 20多年在 1955年前后 日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng) 1956 年成立了液壓工業(yè)會(huì)近 20～ 30 年間日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快居世界領(lǐng)先地 位 液壓技術(shù)主要是由武器裝備對(duì)高質(zhì)量控制裝置的需要而發(fā)展起來(lái)的 隨著控制 理論的出 現(xiàn)和控制系統(tǒng)的發(fā)展液壓技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合日臻完善電液控制系統(tǒng)具有高響應(yīng)高精度高功率 質(zhì)量比和大功率的特點(diǎn)從而廣泛運(yùn)用于武器和各工業(yè)部門及技術(shù)領(lǐng)域 12 PLC 發(fā)展概況 PLC 自問(wèn)世以來(lái)經(jīng)過(guò) 40 多年的發(fā)展在美德日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一世界總銷售額不斷上升生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)品種不斷翻新產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降目前世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC 較有名的美國(guó) AB通用電氣莫迪康公司日本三菱富士歐姆龍松下電工等德國(guó)西門子公司法國(guó) TE 施耐德公司韓國(guó)三星 LG 公司等 PLC 由整體結(jié)構(gòu)向小型 模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展增加了配置的靈活性降低了成本 PLC在閉環(huán)過(guò)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器的 EPROM或 RAM的智能IO模塊高速計(jì)數(shù)模塊遠(yuǎn)程 IO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(yǔ)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(yǔ)句表等編程語(yǔ)言亦有高檔的 PLC指令系統(tǒng)我國(guó)的 PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段順序控制器 8位處理器為主的工業(yè)控制器 8位微處理器為主的可編程序控制器 1985 以后在對(duì)外開放政策 的推動(dòng)下國(guó)外 PLC 產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口如寶鋼一二期工程就引進(jìn)了 500 多套還有咸陽(yáng)顯象管廠秦皇島煤碼頭汽車廠等現(xiàn)在 PLC 在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用技術(shù)含量也越來(lái)越高 13 課題研究的意義 傳統(tǒng)的液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)已經(jīng)不能滿足液壓技術(shù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)液壓教學(xué)提出了更高的要求要求液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛐蜗笾庇^學(xué)生能夠參與其中隨著可編程控制器的技術(shù)的發(fā)展將其代替順序控制器作為液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的核心并且能滿足日益復(fù)雜的液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制要求而且 作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝備使機(jī)械專業(yè)的學(xué)生