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1、液壓動(dòng)力滑臺(tái)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。 本設(shè)計(jì)是在充分分析了液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)繼電器一接觸器控制與PLC控制方案的對(duì)比我選擇了PLC控制，根據(jù)控制要求選擇了PLC的型號(hào)，在硬件設(shè)計(jì)中畫出了PLC的外部接線

2、圖；在軟件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了液壓動(dòng)力滑臺(tái)PLC控制系統(tǒng)的軟件流程圖和梯形圖，實(shí)現(xiàn)了控制要求。 關(guān)鍵詞：液壓，動(dòng)力滑臺(tái)，PLC，控制 目　錄 前　言 1 第1章 概述 2 1.1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的應(yīng)用 2 1.2 繼電器—接觸器控制與PLC控制方案的比較 2 1.2.1 繼電器—接觸器控制的優(yōu)缺點(diǎn) 2 1.2.2 PLC在液壓動(dòng)力滑臺(tái)中的應(yīng)用 3 第2章 液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理 4 2.1 功能結(jié)構(gòu) 4 2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理 4 第3章 液壓動(dòng)力滑臺(tái)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 3.1 硬件的設(shè)計(jì) 10 3.2 軟件的設(shè)計(jì) 10

3、3.2.1 軟件流程圖的設(shè)計(jì) 10 3.2.2 梯形圖的設(shè)計(jì) 12 結(jié)　論 16 謝 辭 17 參考文獻(xiàn) 18 前　言 液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序[1~2]，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。它利用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)向前或向后的運(yùn)動(dòng)，由液壓缸的左右運(yùn)動(dòng)來(lái)拖動(dòng)滑臺(tái)在滑座上移動(dòng)，再由電氣控制系統(tǒng)控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的工作循環(huán)。傳統(tǒng)的液壓傳

4、動(dòng)系統(tǒng)是由電氣控制線路控制，由于這種控制線路的觸點(diǎn)多，接線復(fù)雜，可靠性低，靈活性差，功耗高，而且維修困難，其大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率影響了加工質(zhì)量，因此越來(lái)越滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜多變的控制要求。現(xiàn)采用PLC對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行控制，能很方便的實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，使用簡(jiǎn)單，編程方便，可靠性高，通用性和靈活性強(qiáng)，采用PLC控制液壓系統(tǒng)完成基本的動(dòng)作—液壓缸的自由進(jìn)退，從而實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止六種工況。 第1章 概述 液壓與氣壓傳動(dòng)

5、 1.1 液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 1.1.1 液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn) 1. 在同等體積下，液壓裝置比電氣裝置產(chǎn)生更高的動(dòng)力。在同等功率下，液壓裝置體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率的電動(dòng)機(jī)12%左右。 2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。 3. 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 4. 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，它對(duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)

6、現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作，也能方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 5. 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法辦到的。 6. 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。 7. 用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。 1.1.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 1. 由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏是不可避免的，所以液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失。 2. 工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 3. 為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求很高，因而價(jià)格較貴。 4. 液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。 1.1.3 氣

7、壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 1. 空氣可以從大氣中取得，同時(shí)，用過(guò)的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬(wàn)一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響，也不會(huì)污染環(huán)境。 2. 空氣的粘度小，在管道中的壓力損失很小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。 3. 因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3~0.8MPa），因此，對(duì)氣體元件的材料和制造精度上的要求較低。 4. 氣體系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，管道不易堵塞。 5. 使用安全，并且便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 1.1.4 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 1. 由于空氣具有可壓縮的特性，因此運(yùn)動(dòng)速度的平穩(wěn)性不如液壓傳動(dòng)。 2. 因?yàn)楣ぷ鲏毫^低和結(jié)構(gòu)尺

8、寸不宜過(guò)大，因而氣壓傳動(dòng)裝置的總推力一般不可能很大。 3. 傳動(dòng)效率較低。 總的來(lái)說(shuō)，液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，而它們的缺點(diǎn)通過(guò)技術(shù)條件進(jìn)步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了恨得的改善。 1.2 液壓系統(tǒng)實(shí)例 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工作要求，選用適當(dāng)?shù)囊簤夯净芈方?jīng)過(guò)有機(jī)組合而成。閱讀一個(gè)較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)圖，可分為以下幾個(gè)步驟： 1. 了解機(jī)器設(shè)備的工作原理，從而了解機(jī)械設(shè)備的工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求;了解在工作循環(huán)中的各個(gè)工況對(duì)力、速度和方向這三個(gè)參數(shù)的要求。 2. 初讀液壓系統(tǒng)圖，了解系統(tǒng)中包含那些元件，并且以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)分解為若干個(gè)子系統(tǒng)。 3. 逐個(gè)

9、分析每一個(gè)子系統(tǒng)，了解其執(zhí)行元件與相應(yīng)的閥、泵之間的關(guān)系和由那些基本回路組成。參照電磁鐵動(dòng)作表和執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，理清其液流路線。 4. 工作系統(tǒng)的安全性。 5. 動(dòng)作效率。 6. 在全面讀懂液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)所使用的基本回路的性能，對(duì)系統(tǒng)作綜合分析，歸納總結(jié)整個(gè)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，以加深對(duì)液壓系統(tǒng)的理解。 1.2.1組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。它能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等工序和工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動(dòng)作，可用來(lái)組成自動(dòng)線。 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理 圖8-1和圖8

10、-2分別表示YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理和系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)表。這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的工作循環(huán)是：“快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止?！睂?shí)現(xiàn)該工作循環(huán)的工作原理是： 1. 快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA得電，電磁先導(dǎo)閥4處于左位，使液動(dòng)換向閥3閥芯右移，左位接入系統(tǒng)，其主油路為： 進(jìn)油路：泵1→單向閥2→液動(dòng)換向閥3左位→行程閥（常態(tài)位）→液壓缸左腔。 回游路：液壓缸右腔→液動(dòng)換向閥3左位→單向閥7→行程閥13（常態(tài)位）→液壓缸左腔。 由于動(dòng)力滑臺(tái)空載系統(tǒng)壓力低，液控順序閥6關(guān)閉，液壓缸成差動(dòng)連接，且變量泵1有最大輸出流量，滑臺(tái)向左快進(jìn)。 2. 一工進(jìn) 快進(jìn)到

11、預(yù)定位置，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥13，使原來(lái)通過(guò)閥13進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔的油路切斷。此時(shí)閥10電磁鐵3YA處于失電狀態(tài)，調(diào)速閥8接入系統(tǒng)進(jìn)油路，系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥6打開(kāi)，另一方面使限壓式變量泵的流量減小，直到與經(jīng)過(guò)調(diào)速閥8的流量相同為止。這時(shí)進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔的流量由調(diào)速閥8的開(kāi)口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過(guò)液動(dòng)閥3后經(jīng)液控順序閥6和背壓閥5回油箱（兩側(cè)的壓力差使單向閥7關(guān)閉）?；_(tái)以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng)。 3. 二工進(jìn) 一工進(jìn)結(jié)束時(shí)，擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵3YA得電、經(jīng)閥10的通路被切斷。此時(shí)油液需經(jīng)調(diào)速閥8與9才能進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔。由于閥9的開(kāi)口比

12、閥8小、滑臺(tái)的速度減小，速度大小由調(diào)速閥9的開(kāi)口決定。 4. 死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)二工進(jìn)終了碰上死擋鐵后，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。液壓缸無(wú)桿腔壓力升高、達(dá)到壓力繼電器11的調(diào)定值，壓力繼電器動(dòng)作，經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器的延時(shí)，再發(fā)出信號(hào)，使滑臺(tái)退回，滑臺(tái)的停留時(shí)間可由時(shí)間繼電器調(diào)定。 5. 快退 當(dāng)時(shí)間繼電器經(jīng)延時(shí)發(fā)出信號(hào)，2YA得電，1YA、3YA失電，閥4和閥3處于右位。主油路為： 進(jìn)油路：泵1→單向閥2→液動(dòng)換向閥3右位→液壓缸右腔。 出油路：液壓缸左腔→單向閥12→液動(dòng)換向閥3右位→油箱。 由于此時(shí)為空載，系統(tǒng)壓力低，泵1 的輸出的流量為最大，滑臺(tái)向右快退。 6. 原位停止 當(dāng)滑臺(tái)快退到

13、原位時(shí)，擋塊壓下原位行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵1YA、2YA和3YA都失電，閥4和閥3處于中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，泵1通過(guò)閥3 中位（M型）卸荷。 YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)特點(diǎn) YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)包括以下一些基本回路：由限壓式變量葉片泵和進(jìn)油路調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路，電液換向閥的換向回路，由行程閥、電磁閥和液控順序閥等聯(lián)合控制的速度換接回路以及用中位為M型機(jī)能的電液換向閥的卸荷回路等。液壓系統(tǒng)的性能就由這些基本回路所決定。該系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1. 采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。它即滿足系統(tǒng)調(diào)速范圍大，低速穩(wěn)定好的要求，又提高

14、了系統(tǒng)的效率。進(jìn)給時(shí)，在回油路上增加了一個(gè)背壓閥，這樣做一方面是為了改善速度穩(wěn)定性（避免空氣滲入系統(tǒng)，提高傳動(dòng)剛度），另一方面是為了使滑臺(tái)承受一定的與運(yùn)動(dòng)方向一致的切削力。 2. 采用限壓式變量泵和差動(dòng)連接兩個(gè)措施實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，這樣既能得到較高的快進(jìn)速度，又不致使系統(tǒng)效率過(guò)低。動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度均為最大進(jìn)給速度的10倍，泵的流量自動(dòng)變化，即在快速行程時(shí)輸出最大流量，工進(jìn)時(shí)只輸出與液壓缸需要相適應(yīng)的流量，死擋鐵停留時(shí)輸出補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏所需的流量。系統(tǒng)無(wú)溢流損失，效率高。 3. 采用行程閥和液控順序閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，轉(zhuǎn)換的位置精度比較高。至于兩個(gè)工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度都降低

15、，采用電磁閥完全能保證換接精度。 1.1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的應(yīng)用 液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。 液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。 為了滿足不同工藝方法的要求，動(dòng)力滑臺(tái)除提供足夠大的進(jìn)給力外，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)→工進(jìn)→停留→快退→原位停止”等工作循環(huán)。其中，除快進(jìn)和快退的速度不可改變外，用戶可根據(jù)工藝要求，對(duì)工進(jìn)速度的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液壓動(dòng)力滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

16、簡(jiǎn)單，配上電氣后實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)工作循環(huán)容易，又可以很方便地對(duì)工進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中尤以YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)應(yīng)用最廣。 液壓傳動(dòng)，具有功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、有利于系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的簡(jiǎn)化和實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，因而在一些中、大型機(jī)床中應(yīng)用廣泛。但由于國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)水平及液壓傳動(dòng)本身的缺陷，如油液的可壓縮性 、泄漏等，許多液壓機(jī)床都存在液壓動(dòng)力滑臺(tái)精度不高、柔性差和控制水平不高的問(wèn)題。液壓動(dòng)力滑臺(tái)，作為廣為使用的基礎(chǔ)件，如何充分利用其優(yōu)勢(shì)，克服或改善其不足，是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。自80年代中期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始將微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，用來(lái)改進(jìn)、發(fā)展和拓寬液壓技術(shù)的水平及其應(yīng)用范圍，

17、液壓動(dòng)力滑臺(tái)的性能得到了一定的改善提高。 1.2 繼電器—接觸器控制與PLC控制方案的比較 1.2.1 繼電器—接觸器控制的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓動(dòng)力滑臺(tái)傳統(tǒng)上多用繼電器—接觸器控制，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 易于掌握、價(jià)格便宜等。在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣。但是這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗點(diǎn)較多、功能少，特別是由于它靠硬接線構(gòu)成系統(tǒng)， 接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對(duì)象改變時(shí)，原有的接線和控制盤( 柜 ) 就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差[3~4]。 1.2.2 PLC在液壓動(dòng)力滑臺(tái)中的應(yīng)用 隨著制造業(yè)的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性和靈活性的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的

18、繼電器一接觸器控制由于其自身的缺陷將越來(lái)越不適應(yīng)生產(chǎn)的需要。 PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，是專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中用PLC代替繼電器一接觸器控制將是必然的，現(xiàn)采用PLC對(duì)YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[3~4]。 第2章 液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理 2.1 功能結(jié)構(gòu) YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)是眾所周知的一種組合機(jī)床通用部件，有液壓缸驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)快

19、進(jìn)→一工進(jìn)→—二工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止6個(gè)工況的自動(dòng)控制，現(xiàn)對(duì)其原有液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，液壓動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。 圖2-1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理[5~7] 液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖如圖2-2所示，工作原理圖如圖2-3所示。系統(tǒng)仍采用單向變量泵供油，執(zhí)行器采用缸固定活塞式液壓缸10。采用綜合性能好的標(biāo)準(zhǔn)電磁換向閥7和8代替了原系統(tǒng)電液換向閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)自動(dòng)工作循環(huán)，采用回油路調(diào)速閥調(diào)速保證工作進(jìn)給速度穩(wěn)定。表2-1所列為動(dòng)力滑臺(tái)自動(dòng)工作循環(huán)時(shí)各換向閥電磁鐵和壓力繼電器動(dòng)作順序表，結(jié)合表2-1對(duì)系統(tǒng)在各工況下的油液流動(dòng)路線說(shuō)

20、明如下。 圖2-2 液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖 圖2-3 液壓系統(tǒng)工作原理圖 1變量泵；2，4二位二通電磁換向閥；3單向閥；5，6調(diào)速閥；7，8二位五通電磁換向閥；9壓力繼電器；10液壓缸 表2-1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)電磁鐵及壓力繼電器動(dòng)作順序表 工況 電磁鐵及壓力繼電器狀態(tài) 1YA 2YA 3YA 4YA YJ 快進(jìn) + + - - - 一工進(jìn) - + + - - 二工進(jìn) - + - - - 死擋鐵停留 - + - - + 快退 + - - - - 原位停止 - - - + -

21、 1. 快進(jìn) 按下自動(dòng)工作循環(huán)按鈕，電磁鐵1YA和2YA通電，使換向閥7和8均切換至右位，泵1的壓力油經(jīng)單向閥3、換向閥8進(jìn)入缸10的無(wú)桿腔，缸10有桿腔回油經(jīng)換向閥7和8反饋進(jìn)入液壓缸10的無(wú)桿腔。由于動(dòng)力滑臺(tái)空載，系統(tǒng)壓力低，液壓缸成差動(dòng)連接，且變量泵1有最大的輸出流量，滑臺(tái)向左快進(jìn)。 2. 一工進(jìn) 當(dāng)快進(jìn)到規(guī)定位置時(shí)活動(dòng)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)SQ2，使電磁鐵1YA斷電、換向閥7復(fù)至圖示左位，3YA通電使換向閥4切換至左位，泵1的壓力油經(jīng)單向閥3、換向閥8進(jìn)入缸10的無(wú)桿腔，缸10有桿腔經(jīng)閥7的通路堵死，只有經(jīng)閥8右位、調(diào)速閥6、換向閥4排油。流出缸10有桿腔的流量由調(diào)速閥6的開(kāi)度大小決定

22、，由于閥6的作用，系統(tǒng)壓力升高，泵1輸出的流量減小，動(dòng)力滑臺(tái)以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng)。 3. 二工進(jìn) 動(dòng)力滑臺(tái)以第一種工進(jìn)速度運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，活動(dòng)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)SQ3，使電磁鐵3YA斷電、換向閥4復(fù)至圖示右位，液壓缸10的進(jìn)油路同一工進(jìn)，但缸10有桿腔回油是經(jīng)換向閥8、調(diào)速閥6、調(diào)速閥5、換向閥7排回油箱，流量由調(diào)速閥5的開(kāi)度大小決定（調(diào)速閥5的開(kāi)度小于調(diào)速閥6的開(kāi)度），動(dòng)力滑臺(tái)速度降低，以第二種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng)。 4. 死擋鐵停留 動(dòng)力滑臺(tái)以第二種工進(jìn)速度行進(jìn)碰上死擋鐵后停止運(yùn)動(dòng)。液壓缸10無(wú)桿腔的壓力憋高，壓力繼電器（YJ）發(fā)信給時(shí)間繼電器，使動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵處停留一定時(shí)間。此時(shí)，

23、泵1的供油壓力升高，流量減少至僅需滿足補(bǔ)償泵和系統(tǒng)的泄漏量。 5. 快退 死擋鐵停留時(shí)間到后，時(shí)間繼電器發(fā)出快退信號(hào)，使電磁鐵1YA通電、換向閥7切換至右位，2YA斷電、換向閥8復(fù)至圖示左位，泵1的壓力油經(jīng)換向閥7和8進(jìn)入缸10有桿腔，缸10無(wú)桿腔經(jīng)換向閥8排回油箱。由于此時(shí)為空載，系統(tǒng)壓力很低，泵1輸出的流量最大，動(dòng)力滑臺(tái)向右快速退回。 6. 原位停止 動(dòng)力滑臺(tái)向右快速退回到原位時(shí)，活動(dòng)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)SQ1，使電磁鐵1YA、2YA、3YA均斷電，換向閥7、8和4復(fù)至圖示位置，電磁鐵4YA通電，動(dòng)力滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，泵1通過(guò)換向閥2卸載。 7. 技術(shù)特點(diǎn) (1) 采用電磁換向閥取代了結(jié)構(gòu)

24、復(fù)雜的電液換向閥，系統(tǒng)油路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，運(yùn)行可靠，易于檢修維護(hù)。 (2) 采用回油路調(diào)速閥調(diào)速，動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)工況穩(wěn)定性好。 (3) 液壓泵原位停止時(shí)通過(guò)電磁換向閥卸載，能夠使泵在下次自動(dòng)工作循環(huán)開(kāi)始時(shí)處于低壓 第3章 液壓動(dòng)力滑臺(tái)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 硬件的設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓動(dòng)力滑臺(tái)的工藝特性、控制要求以及實(shí)際輸入/輸出點(diǎn)數(shù)情況，并考慮將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)大功能的需要，留有一定的裕量[8~11]，選定PLC的型號(hào)為三菱公司的FX2N-32MR-001，輸入/輸出點(diǎn)分配情況如下所示。 輸入電器 輸入點(diǎn) 啟動(dòng)按鈕SB1 X0

25、 停止按鈕SB2 X1 快退按鈕SB3 X2 行程開(kāi)關(guān)SQ1 X3 行程開(kāi)關(guān)SQ2 X4 行程開(kāi)關(guān)SQ3 X5 壓力繼電器YJ X6 自動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1-1 X7 手動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1-2 X8 輸出電器 輸出點(diǎn) 電磁鐵1YA Y1 電磁鐵2YA Y2 電磁鐵3YA

26、 Y3 電磁鐵4YA Y4 如圖3-1所示為系統(tǒng)中PLC的外部接線圖。 圖3-1 PLC的外部接線圖 設(shè)計(jì)說(shuō)明 1. 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1-1、SA1-2能夠切換兩種工作狀態(tài)，當(dāng)SA1-1閉合時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)處于自動(dòng)工作狀態(tài)；當(dāng)SA1-2閉合時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)處于手動(dòng)工作狀態(tài)。 2. SQ1、SQ2和SQ3是3個(gè)行程開(kāi)關(guān)。 3. SB1、SB2和SB3是3個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，SB1是控制動(dòng)力滑臺(tái)向前運(yùn)行的開(kāi)始；SB2是控制動(dòng)力滑臺(tái)隨時(shí)停止的按鈕；SB3是控制動(dòng)力滑臺(tái)后退的按鈕。 4. 壓力繼電器YJ是控制動(dòng)力滑臺(tái)死擋鐵停留的元件。 5. 1YA、2YA、3YA和

27、4YA是液壓傳動(dòng)回路中的電磁鐵。 3.2 軟件的設(shè)計(jì) 3.2.1 軟件流程圖的設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓動(dòng)力滑臺(tái)的動(dòng)作控制要求及PLC輸入9點(diǎn)、輸出4點(diǎn)的分配情況，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用軟件流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，各步驅(qū)動(dòng)各步相對(duì)應(yīng)的元件動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)：快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止六種工況的要求。系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3-2所示。 圖3-2 系統(tǒng)的軟件流程圖 3.2.1 梯形圖的設(shè)計(jì)[8~11] 考慮到在實(shí)際控制中的需要，采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X7、X8來(lái)切換兩種工作狀態(tài)，當(dāng)X7閉合時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)處于自動(dòng)工作狀態(tài)；當(dāng)X8閉合時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)處于手動(dòng)工作狀態(tài)

28、。同時(shí)考慮到動(dòng)力滑臺(tái)會(huì)存在沒(méi)有停在原位的情況，采用控制按鈕X2控制動(dòng)力滑臺(tái)快退來(lái)控制液壓動(dòng)力滑臺(tái)退回原位。根據(jù)動(dòng)力滑臺(tái)設(shè)計(jì)要求結(jié)合軟件流程圖作梯形圖如圖3-3所示。 圖3-3 PLC控制系統(tǒng)梯形圖 根據(jù)梯形圖，編寫指令如下所示： 0 LD X0 1 AND X3 2 LDI M3 3 AND M0 4 ORB 5 AND X7 6 LD X0 7 AND X8 8 ORB 9 ANI X1 1

29、0 OUT M0 11 LD M0 12 ANI M1 13 ANI M3 14 LD X2 15 ANI X3 16 ORB 17 OUT Y1 18 LD M0 19 ANI M3 20 MPS 21 ANI T0 22 OUT Y2 23 MPP 24 AND M1 25 ANI M2 26 OUT Y

30、3 27 LD M0 28 AND X4 29 OR M1 30 ANI M3 31 ANI T0 32 ANI X1 33 OUT M1 34 LD M1 35 AND X5 36 OR M2 37 ANI M3 38 ANI X1 39 OUT M2 40 LD M2 41 AND X6 42 OR

31、 T0 43 ANI M3 44 ANI X1 45 OUT T0 SP K20 48 LD T0 49 AND X3 50 OR M3 51 ANI X1 52 OUT M3 53 OUT Y4 54 END 指令 結(jié)　論 液壓動(dòng)力滑臺(tái)是自動(dòng)化程度較高的部件，對(duì)可靠性、運(yùn)動(dòng)精度要求較高，其控制系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性。本設(shè)計(jì)是在充分分析了液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理的基礎(chǔ)上

32、設(shè)計(jì)的。明白了液壓系統(tǒng)“快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→停留→快退→原位停止”六種工況各自的液壓回路，根據(jù)控制要求選擇了PLC的型號(hào)，在硬件設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)出了PLC的外部接線圖；在軟件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了液壓動(dòng)力滑臺(tái)PLC控制系統(tǒng)的軟件流程圖和梯形圖，實(shí)現(xiàn)了控制要求。 液壓動(dòng)力滑臺(tái)傳統(tǒng)上多用繼電器一接觸器控制，由于這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗點(diǎn)較多、功能少，特別是由于它靠硬接線構(gòu)成系統(tǒng)，接線復(fù)雜，通用性和靈活性較差。采用PLC對(duì)原有的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)改造后，使得控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，故障率大大降低，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，此控制系統(tǒng)具有良好的柔性，系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)也變得容易。其靈活方便的優(yōu)點(diǎn)顯得更加突

33、出，投資少，經(jīng)濟(jì)效益高。 由于我所掌握的知識(shí)面還不夠全面，設(shè)計(jì)中難免有不足之處，我會(huì)隨著自己所掌握知識(shí)的不斷累積來(lái)不斷的完善自己，一次比一次更進(jìn)一步。 謝 辭 此次控制設(shè)計(jì)是在副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，我在論文設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，是導(dǎo)師為我的論文提出了指導(dǎo)性的意見(jiàn)，為我的論文的撰寫扶正了方向，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下我少走了許多的彎路，使我能夠順利的完成了論文設(shè)計(jì)。在此，特向我尊敬的導(dǎo)師致以最衷心的感謝！ 經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我一方面看到了自己的不足，認(rèn)識(shí)到自己所掌握的知識(shí)還很有限；另一方面，我也明白了學(xué)習(xí)知識(shí)與應(yīng)用知識(shí)的不同。學(xué)過(guò)的知識(shí)并不代表就會(huì)應(yīng)用，實(shí)踐是檢驗(yàn)一切的關(guān)鍵，只有把學(xué)過(guò)的知識(shí)整理出來(lái)，應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于學(xué)以致用，學(xué)以致用才是最終目的。這次設(shè)計(jì)讓我找到了收獲的快樂(lè)，在此也向設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的各位老師和同學(xué)們表示由衷的謝意！ 再次由衷的感謝給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的副教授！