【正文】 畢業(yè)設計論文 基于 PLC 控制的液壓試驗臺設計 學號 1XXXXXXXXXX 畢 業(yè) 設 計論 文 基于 PLC 控制的液壓臺設計根據(jù)液壓臺的功能要求液壓的方案設計 2 完成液壓臺的設計完成液壓臺電氣圖 6 編寫畢業(yè)設計說明書 時間安排 第 13 周 搜集資料并初步確定設計方案 第 46 周 液壓試驗臺控制回路及實驗臺的硬件選取 第 711 周液壓試驗臺電氣控制 第 12 周 設計說明書撰寫 第 13 周 畢業(yè)答辯 必讀參考資料 北京化學工業(yè)出版社 20218 2 液壓元件試驗技術(shù)指標 JB 214677 中國第一機械工業(yè)部部標準 液壓傳動技術(shù)是機械設計機械制造和機電一體化等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程該課程的任務是使學生能夠掌握液壓的基礎(chǔ)知識掌握各種液壓基本元件的結(jié)構(gòu)特點工作原理應用場合和選用方法掌握常用液壓基本回路的作用構(gòu)成和適用場合了解國內(nèi)外先進液壓技術(shù)成果在機械設備中的應用已成為工業(yè)機械工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)液壓傳動的應用深入各個領(lǐng)域國外生產(chǎn)的 95 的工業(yè)機械 90 的數(shù)控加工中心 95 以上的自動化生產(chǎn)線都采用了液壓傳動技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國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)它的應用與發(fā)展被認為是衡量一個國家工業(yè)水平和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展立玉的重要標志是液壓工工業(yè)又一個新的技術(shù)熱點和增長點在我國同樣有一大批主機產(chǎn)品的發(fā)展需要應用該項技術(shù)因此將其列為促進我國液壓工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一隨著應用了電子技術(shù)計算及技術(shù)信息技術(shù)自動控制技術(shù)及新工藝新材料的發(fā)展和應用液壓傳動技術(shù)也在不斷創(chuàng)新液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機械工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的 重要技術(shù)而其向自動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機械傳動競爭能力的關(guān)鍵本文從液壓現(xiàn)場總線技術(shù)自動化控制軟件技術(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技術(shù)發(fā)展動態(tài)使機械專業(yè)的學生在掌握液壓傳動基本知識的更準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 最后設計出實驗臺的外形結(jié)構(gòu)以及各個液壓元件和電器元件的布置在三維軟件中裝配完成對實驗臺的外形設計 3．進度安排 1．搜集資料并初步確定設計方案 13 周 2．按照要求設計液壓回路選擇回路的元器 46 周 3 根據(jù)設計要求選擇 PLC 型號完成 PLC 的硬件和軟件設計 79 周 4 指 導 教 師 簽 名 年 月 日 注 1 開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設計論文任務書在教師的指導下由學生獨立撰寫在畢業(yè)設計開始后三周內(nèi)完成 2．設計的目的及意義至少 800 字基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少 400 字 3．指導教師意見應從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)闡述學生利用 的知識原理建立的模型正確與否學生的論證充分否學生能否完成課題達到預期的目標 鄭 重 聲 明 本人鄭重聲明所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔 本人簽名 日期 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 緒論 3 11 液壓傳動的發(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)設計 5 21 總體方案概述 5 22 液壓缸設計 5 壓缸設計 5 壓缸設計 7 流量計算 8 23 系統(tǒng)回路設計 8 本回路 8 本方案 9 統(tǒng)圖設計 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)性能驗算 14 驗算回路中的壓力損 失 14 統(tǒng)發(fā)熱升溫計算 15 27 液壓裝置整體設計 16 液壓系統(tǒng)總體布局 16 液壓閥的配置 16 的設計 17 3 PLC 控制系統(tǒng)設計 18 31 總體方案設計 18 32 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計 18 PLC 型號的選擇 18 PLC 外圍電路設計 20 選擇 21 控制面板設計 21 33 PLC 控制系統(tǒng)程序設計 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) 設計概述 26 42 VB60 串行通信控件 26 43 數(shù)據(jù)庫設計 26 的建立 26 DO 數(shù)據(jù)控制項 27 44 計算機與 PLC 通信 28 45 實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 29 結(jié)束語 32 參考文獻 33 附錄 34 致謝 49 摘 要 現(xiàn)代液壓技術(shù)集傳動控制和檢測于一體逐步向數(shù)字化和自動化方向發(fā)展這就要求液壓教學能夠同步于現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展液壓教學試驗臺的研究和發(fā)是達成這一目的的重要方法 論文將模塊化設計方法現(xiàn)代化控制理論和方法運用于液壓教學試驗臺的研究與開發(fā)對液壓教學實驗臺的 功能與結(jié)構(gòu)液壓教學試驗臺的控制方案和基于PLC的液壓教學試驗臺控制系統(tǒng)的進行了研究設計了基于 PLC的液壓教學試驗臺控制系統(tǒng)編制了液壓教學實驗臺的控制系統(tǒng)程序包含進油節(jié)流調(diào)速回油節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速回路的速度 負載特性四個實驗節(jié)流調(diào)速回路性能實驗是學生學習液壓回路的重要實驗節(jié)流調(diào)速回路試驗臺是重要的教學試驗臺傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速回路試驗臺精度較低不能對數(shù)據(jù)進行自動采集而本論文設計的試驗臺具有電腦數(shù)據(jù)采集功能 關(guān)鍵詞液壓試驗臺 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 液壓傳動技術(shù)是機械設計機械制造和機電一體化等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程該課程的任務是使學生能夠掌握液壓的基礎(chǔ)知識掌握 各種液壓基本元件的結(jié)構(gòu)特點工作原理應用場合和選用方法掌握常用液壓基本回路的作用構(gòu)成和適用場合了解國內(nèi)外先進液壓技術(shù)成果在機械設備中的應用已成為工業(yè)機械工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)液壓傳動的應用深入各個領(lǐng)域國外生產(chǎn)的 95 的工業(yè)機械 90 的數(shù)控加工中心 95 以上的自動化生產(chǎn)線都采用了液壓傳動技術(shù)目前液壓元件不斷出現(xiàn)液壓技術(shù)的邏輯設計優(yōu)化設計計算機輔助設計和數(shù)字仿真也逐漸研究并應用總之液壓技術(shù)這一領(lǐng)域的范圍比較廣泛設計的問題較多理論基礎(chǔ)較深 液壓傳動以運動傳遞平穩(wěn)均勻調(diào)速范圍廣傳遞扭矩大易于實現(xiàn)自動化 越來越廣泛地被用在機床的調(diào)速系統(tǒng)中機床的主運動進給運動對速度有很高的要求在機床液壓系統(tǒng)中調(diào)速回路占有相當重要的地位它的工作性能的優(yōu)劣對系統(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)速回路他通過改變節(jié)流口的大小來控制流量則調(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的重難點因此設計一個液壓試驗臺是十分必要的但是現(xiàn)有的教學用液壓試驗臺大多都需要手動操作但是如果能設計出可以用自動循環(huán)功能而且采用微機測控采集數(shù)據(jù)試驗臺用于液壓教學實驗則更為方便直觀可靠 11 液壓 傳動的發(fā)展概況 液壓傳動是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù) 1795 年英國約瑟夫布拉曼 Joseph Braman17491814 在倫敦用水作為工作介質(zhì)以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上誕生了世界上第一臺水壓機1905 年將工作介質(zhì)水改為油又進一步得到改善 第一次世界大戰(zhàn) 19141918 后液壓傳動廣泛應用 特別是 1920 年以后發(fā)展更為迅速液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初 20 年間 才開始進入正規(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)或液壓傳動的逐步建立奠 定了基礎(chǔ) 20 世紀初康斯坦丁斯克對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究 1910 年對液力傳動 液力聯(lián)軸節(jié)液力變矩器等 方面的貢獻使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展第二次世界大戰(zhàn) 19411945 期間在美國機床中有 30 應用了液壓傳動應該指出日 本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20多年在 1955年前后 日本迅速發(fā)展液壓傳動 1956 年成立了液壓工業(yè)會近 20～ 30 年間日本液壓傳動發(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高質(zhì)量控制裝置的需要而發(fā)展起來的 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)具有高響應高精度高功率 質(zhì)量比和大功率的特點從而廣泛運用于武器和各工業(yè)部門及技術(shù)領(lǐng)域 12 PLC 發(fā)展概況 PLC 自問世以來經(jīng)過 40 多年的發(fā)展在美德日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(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)值大幅度上升而價格則不斷下降目前世界上有 200 多個廠家生產(chǎn) PLC 較有名的美國 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西門子公司法國 TE 施耐德公司韓國三星 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)過程控制中應用日益廣泛不斷加強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模塊高速計數(shù)模塊遠程 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言趨向標準化有各種簡單或復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)我國的 PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段順序控制器 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 以后在對外開放政策 的推動下國外 PLC 產(chǎn)品大量進入我國市場一部分隨成套設備進口如寶鋼一二期工程就引進了 500 多套還有咸陽顯象管廠秦皇島煤碼頭汽車廠等現(xiàn)在 PLC 在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應用技術(shù)含量也越來越高 13 課題研究的意義 傳統(tǒng)的液壓教學實驗臺已經(jīng)不能滿足液壓技術(shù)的實驗現(xiàn)代液壓實驗臺的發(fā)展趨勢隨著科學技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對液壓教學提出了更高的要求要求液壓教學實驗能夠形象直觀學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驗臺控制系統(tǒng)的核心并且能滿足日益復雜的液壓實驗系統(tǒng)的控制要求而且 作為教學實驗裝備使機械專業(yè)的學生