壓力機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)plc控制

1、plc課程設(shè)計(jì)Cad版本 PLC控制圖紙（整套）請?zhí)砑?26895124題 目 壓力機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Cad版本 PLC控制圖紙（整套）請?zhí)砑?26895124 目錄1.工況分析與計(jì)算-(P5)1.1工況分析-(P5)1.2工作循環(huán)-(P5) 1.3壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)-(P5)1.4負(fù)載分析與計(jì)算-(P6)2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-(P8)2.1執(zhí)行元件類型的選擇-(P8)2.2控制回路選擇與設(shè)計(jì)-(P8)2.2.1方向控制回路-(P8)2.2.2速度控制回路-(P9)2.2.3壓力控制回路-(P9)2.2.4液壓油源回路-(P9)2.2.5液壓系統(tǒng)的合成-(P10)2.3液壓元件的計(jì)算和選擇-(P

2、11)2.3.1液壓泵的選擇-(P11)2.3.2輔助元件的選擇-(P12)2.3.3液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算- (P14) 3.液壓壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- (P15) 3.1 plc概述-(P15) 3.2 plc控制部分設(shè)計(jì)-(P16)3.2.1控制系統(tǒng)采用plc的必要性-(P16)3.2.2 PLC的功能-(P17)3.2.3 PLC的選型-(P18)3.2.4 PLC輸入/輸出分配表-(P19)2.2.5 PLC控制程序設(shè)計(jì)-(P21)4.結(jié)論-(P22)參考文獻(xiàn)-(P23)10T壓力機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：液壓壓力機(jī)是一種利用液體靜壓力來加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用

3、于壓制工藝和壓制成形工藝，如:鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。 液壓壓力機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。主機(jī)部分包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。本文主要設(shè)計(jì)四柱式液壓機(jī)的控制機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、壓力閥、方向閥等組成。液壓機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了液壓缸的尺寸，擬訂了液壓原理圖。按壓力和流量的大小選擇了液壓泵，電動(dòng)機(jī)，控制閥，過濾器等液壓元件和輔助元件。關(guān)鍵詞：四柱液壓機(jī)；液壓系統(tǒng)；PLC10T Hydraulic Press And Con

4、trol System DesignAbstract：The hydraulic press is a kind of machine which uses the liquid static pressure to process metal, plastic, rubber, wood, powder and so on. It is used in pressing process and press forming process, such as forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending, flanging,

5、sheet metal deep drawing, powder metallurgy, pressure equipment and so on.The hydraulic press is composed of two main parts: the main machine and the control mechanism. The main parts of the machine include hydraulic cylinder, beam, column and filling device. This paper mainly control mechanism desi

6、gn of four column hydraulic machine. The control mechanism is composed of an oil tank, a high pressure pump, a control system, a motor, a pressure valve, a direction valve, etc. Hydraulic machine using PLC control system, through the pump and the oil cylinder and a variety of hydraulic valves to ach

7、ieve energy conversion, regulation and delivery, to complete the cycle of various processes.In this design, the size of the hydraulic cylinder is designed, and the hydraulic principle diagram is drawn up. Hydraulic pumps, motors, control valves, filters, and other hydraulic components and auxiliary

8、components are selected according to the size of pressure and flow.Keywords: hydraulic machine; hydraulic system; PLC引言液壓機(jī)是根據(jù)靜態(tài)下液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成的，它是一種利用液體壓力工作的機(jī)器。液體壓力傳遞原理為：在充滿液體的密閉容器中，施于任一點(diǎn)的單位外力，能傳播至液體全部，其數(shù)值不變，其方向垂直于容器的表面。本設(shè)計(jì)是小型四柱壓力計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，四柱液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。其循環(huán)過程如下：主缸上滑塊：快速下行慢

9、速加壓保壓延時(shí)泄壓換向快速退回原位停止。頂出缸下滑塊：向上頂出停留向下退回原位停止。液壓機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng),通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便,功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣,編程簡單，容易掌握;體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便,減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量等特點(diǎn),所以設(shè)計(jì)時(shí)我們采用PLC能集中且較方便地制造。我國液壓起步晚，液壓機(jī)只有50年的發(fā)展歷史，其發(fā)展趨勢主要包括：高速化，高效化，低能耗、機(jī)電液一體化、自動(dòng)化、智能化、液壓元件集成化。目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新

10、型元件，未來幾年我國壓力機(jī)行業(yè)的發(fā)展將會(huì)越來越好，不斷的向高端市場挺進(jìn)，眾多壓機(jī)制造廠正在不斷的改進(jìn)技術(shù)，爭取生產(chǎn)研究出更加出色的控制系統(tǒng)。在國內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機(jī)可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的液壓機(jī)；第三種是應(yīng)用高級微處理器的高性能液壓機(jī)。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢是高速化、智能化。在國際上來看，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。1.工況分析與計(jì)算1.1工況分析 1. 本系統(tǒng)中

11、的負(fù)載壓力及執(zhí)行部件的自重較高，系統(tǒng)所需流量較高，功率損失較大，發(fā)熱量大。因此壓力機(jī)的主缸設(shè)計(jì)與分析選用雙作用單出活塞缸作為執(zhí)行元件，斜盤式柱塞泵作為動(dòng)力元件，采用循環(huán)水冷卻。 1.2工作循環(huán) 主缸（上液壓缸）驅(qū)動(dòng)上滑塊實(shí)現(xiàn)“快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速返回原位停止”的動(dòng)作循環(huán) 。頂出缸（下液壓缸）驅(qū)動(dòng)下滑塊實(shí)現(xiàn)：“向上頂出停留快速返回原位停止”的動(dòng)作循環(huán)。如1-1圖所示。圖1-1液壓機(jī)工作循環(huán)圖1.3壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)(1)主液壓缸(a)負(fù)載壓制力:壓制時(shí)工作負(fù)載可區(qū)分為兩個(gè)階段。第一階段負(fù)載力緩慢地線性增加，初始壓力為最大壓制力的10%左右，其上升規(guī)律也近似于線性

12、，第二階段負(fù)載力迅速線性增加到最大壓制N。回程力(壓頭離開工件時(shí)的力):一般沖壓壓力機(jī)的壓制力與回程力之比為510，本壓力機(jī)取為10，故回程力為N?；瑝K質(zhì)量m=300kg。(b)行程及速度快速空程下行:行程，速度；工作下壓:行程，初始速度，之后隨著油缸壓力的增大而減小;(2)頂出液壓缸(a)負(fù)載:被壓件質(zhì)量液壓缸采用V型密封圈，其機(jī)械效率。壓頭起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間:0.2 s。1.4負(fù)載分析與計(jì)算1.主缸分析壓力機(jī)的液壓缸和壓頭垂直放置，其重量較大，為防止因自重而下滑:系統(tǒng)中設(shè)有平衡回路。因此在對壓頭向下運(yùn)動(dòng)作負(fù)載分析時(shí)，壓頭自重所產(chǎn)生的向下作用力不再計(jì)入。另外，為簡化問題，壓頭導(dǎo)軌上的摩擦力不計(jì)。

13、(1)啟動(dòng)： ()(2)加速：(3)快速下程：(4)減速：以上式中:-液壓缸載荷     -下行部件所受慣性力     -模具質(zhì)量   -活塞速度變化量      -活塞缸速度變化所用時(shí)間。2.確定主液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)有關(guān)資料，壓力機(jī)的壓力范圍為2030 MPa，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)液壓泵、液壓閥的最高工作壓力為25 MPa，如選此壓力為系統(tǒng)工作壓力，液壓元件的工作性能會(huì)不夠穩(wěn)定，對密封裝置的要求以較高，泄漏較大。參考

14、系列中現(xiàn)己生產(chǎn)的其它規(guī)格同類壓力機(jī)所采用的工作壓力，本機(jī)選用工作壓力為22MP柱塞缸內(nèi)徑D可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定。(1)主液壓缸內(nèi)徑D：-最大總載荷；-工作壓力根據(jù)GB/T2348-1993 主液壓缸內(nèi)徑D值取圓整主液壓缸活塞桿徑d: 根據(jù)GB/T2348-1993，主液壓桿活塞桿直徑取標(biāo)準(zhǔn)值。 (2)主液壓缸有桿腔面積：(3)主液壓缸無桿腔面積：(1) 活塞的穩(wěn)定性校核活塞桿總行程為55mm，活塞桿直徑為6mm，因此不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。(2) 負(fù)載流量計(jì)算(3) 負(fù)載壓力計(jì)算(4) 液壓缸各工作階段的壓力流量及功率見表2-1。表1-1 

15、; 液壓缸各工作階段的壓力流量及功率工況壓力P/(L/min)流量q/(L/min)快下0工進(jìn)18.32(8)活塞桿缸筒長度活塞長度B=(0.61.0)D=0.810=8mm；導(dǎo)向套長度A=(0.61.5)d=1.06=6mm；故主液壓缸缸筒長度=L+B+A+=834+(mm)-活塞密封長度和特殊需要的其他長度2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1執(zhí)行元件類型的選擇  根據(jù)設(shè)計(jì)要求，液壓機(jī)要實(shí)現(xiàn)“空程快速下降慢速下降加壓保壓卸壓及回程停止”的工作循環(huán)，故采用液壓傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)，采用液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 液壓機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)由于所用的工作液體壓力較高，流量較大，故一般多采

16、用柱塞式液壓泵。由于直軸式軸向柱塞泵額定工作壓力及容積效率均比較高，流量容易調(diào)節(jié)，變量方式也較多，在我國應(yīng)用較早，積累了豐富的生產(chǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)，故液壓泵選用直軸式軸向柱塞泵。2.2控制回路選擇與設(shè)計(jì)  2.2.1方向控制回路主要是控制液壓系統(tǒng)油路中液流的通、斷或流向。該液壓機(jī)主要包含換向回路和鎖緊回路。液壓機(jī)在工作過程中，主要實(shí)現(xiàn)“空載下行工進(jìn)回程”這三個(gè)過程，回程時(shí)需要換向。該液壓機(jī)為通用性小型液壓機(jī)，加工次數(shù)較多，換向較為頻繁，換向精度和平穩(wěn)性要求較高，故采用電液換向閥。鎖緊回路又稱為位置保持回路，其功用是使液壓缸在不工作時(shí)切斷其進(jìn)、出油液通道，確切的保持在要求的位置上，

17、而不會(huì)因外力作用而移動(dòng)。本液壓機(jī)選用M型電液換向閥，控制泵組組成的回路來實(shí)現(xiàn)鎖緊。2.2.2速度控制回路 速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)速回路以及使工作進(jìn)給速度改變的速度換接回路。調(diào)速回路是通過事先的調(diào)整或工作過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)來改變執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)速度?？紤]到液壓機(jī)工作時(shí)所需功率大，故采用容積調(diào)速方式，本液壓機(jī)采用泵缸式。速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行器在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換成另一種運(yùn)動(dòng)速度。該液壓機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)從空載快速下行到慢速工進(jìn)加壓的速度轉(zhuǎn)換。為了自動(dòng)實(shí)現(xiàn)“空程快速下降慢速下降加壓保壓卸壓及回程停止”這一工作循環(huán)，采用行程開關(guān)、電磁換向閥和液控單向閥來實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作

18、。2.2.3壓力控制回路 壓力控制回路的作用主要是控制液壓系統(tǒng)整體或某部分的壓力，以使執(zhí)行元件獲得所需的力或力矩、或保持受力狀態(tài)的回路。溢流閥在此系統(tǒng)中實(shí)際就起安全保護(hù)閥的作用。在壓力調(diào)定回路中，溢流閥呈常開狀態(tài)，起溢流和維持回路壓力恒定作用?；芈返膲毫恳缌鏖y調(diào)定，并在不斷的溢流過程中保持回路的壓力基本穩(wěn)定。保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有微小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。2.2.4液壓油源回路 液壓油源回路是液壓系統(tǒng)中提供一定壓力和流量傳動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)力源回路。按照工作液體循環(huán)方式的不同，液壓系統(tǒng)回路可分為開式回路和閉式回路。該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)空間尺寸較大，直軸式軸向柱塞泵自吸能力也比

19、較強(qiáng)，液壓機(jī)為通用型液壓機(jī)，結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計(jì)簡單通用，所以選用開式系統(tǒng)。2.2.5液壓系統(tǒng)的合成 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖，確定基本回路，將液壓系統(tǒng)的主回路和基本控制回路組合起來，就構(gòu)成了液壓系統(tǒng)。如圖2-1。1過濾器  2變量泵  3-定量泵 4、5-溢流閥 6、15三位四通電液向閥 7二位三通電磁換向閥  8、16單向閥  9壓力表  10-卸荷閥(帶阻尼孔) 11-充液閥(帶卸載閥芯)  12、18液壓缸 13、17、19-順序閥 14液控單向閥 行程開關(guān)圖2-1 液壓系統(tǒng)圖圖2-11即為液壓機(jī)的液壓

20、系統(tǒng)原理圖，可實(shí)現(xiàn)空程快速下降、慢速下降、工作加壓、保壓、卸壓回程、浮動(dòng)壓邊及頂出等動(dòng)作。圖2-4油路控制原理圖中電磁鐵動(dòng)作順序見表2-4。表2-1  電磁鐵動(dòng)作順序表油缸動(dòng)作名稱電磁換向閥電動(dòng)機(jī)1YA2YA3YA4YA5YA1D主缸電機(jī)啟動(dòng)+快速下行+減速加壓+保壓+卸壓回程+回程停止+頂出缸頂出+退回+停止2.3液壓元件的計(jì)算和選擇 根據(jù)系統(tǒng)要求和設(shè)計(jì)方案，選擇合適的液壓元件，對液壓系統(tǒng)有很大的決定作用，所以對液壓元件一定要有合理的選擇。2.3.1液壓泵的選擇 1.確定泵的最高工作壓力液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力=+

21、選取=0.51.5Mpa。因?yàn)橄到y(tǒng)工況中執(zhí)行元件的最高壓力是13.99Mpa并且這個(gè)系統(tǒng)相對來說比較簡單，所以本文選取壓力損失為=0.4Mpa，這時(shí)系統(tǒng)工況中泵最高的壓力為 =+=17.99Mpa2.泵的最大流量回路系統(tǒng)的泄漏量和工況中執(zhí)行元件的最大工作流量確定了液壓系統(tǒng)中泵的最大供油量，即式中K為液壓系統(tǒng)中的泄漏或其他因素的修正系數(shù)，修正系數(shù)一般來K=1.11.3，小流量的時(shí)候通常取大值，大流量的時(shí)候通常取小值: 是同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。由工況圖知快速下降行程中 q為最大(q = L/min )由此可知，行程油缸快速下行時(shí)所需要最大的流量為153.8 L/min，取修正系數(shù)

22、K=l.l。則=1.1=L/min3.選擇液壓泵的規(guī)格由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備，柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)要求該系統(tǒng)工作效率高，發(fā)熱少，能耗低，結(jié)構(gòu)簡單，因此該設(shè)計(jì)選擇80CY(M)14-1B型，根據(jù)液壓工程手冊查得。同時(shí)由產(chǎn)品樣本查的此泵最大傳動(dòng)功率為46.7KW，此值完全能滿足系統(tǒng)需要，排量為120mL/r，轉(zhuǎn)速為1500r/min。2.3.2輔助元件的選擇 1.濾油器的選擇 濾油器在選擇中必須要考慮的主要因素：過濾液的性質(zhì)及與過濾材料的相容性；通過濾油器的流量及流量的變化與

23、波動(dòng)程度；系統(tǒng)的工作壓力以及壓力壓力是穩(wěn)態(tài)的還是時(shí)變的；系統(tǒng)的工作溫度，以及系統(tǒng)要求的過濾精度等。根據(jù)上述要求，本課題選擇濾油器型號: XU-50×200 3.油管的選擇液壓系統(tǒng)的使用中的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，應(yīng)該按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選取。該液壓系統(tǒng)液體工作壓力為28MPa，所以應(yīng)該選擇能承受高壓的管道，該液壓系統(tǒng)選擇鋼管。各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。液壓缸的進(jìn)出油管尺寸： 油管內(nèi)徑主要由油液通過的流速來確定，直徑小流速高，壓力損失小，甚至產(chǎn)生噪

24、聲和振動(dòng)；直徑大，不但難以彎曲安裝，而且管路所占空間加大，機(jī)器重量增加，因此要合理選擇油管內(nèi)徑?？捎邢率酱_定： 則油管內(nèi)徑： 式中 Q液體流量，/s; V流速，m/s，對于壓油管，取v36 m/s；對于回油管路，v1.52.5 m/s。因此管道直徑計(jì)算如下： 液壓泵吸油管道：（取v=2.5m/s，q= 207.24 L/min） 取液壓系統(tǒng)壓油管道：（取v=6m/s，q= 207.24 L/min） 取液壓系統(tǒng)回油管道：（取v=2.5m/s，q= 207.24 L/min） 取4.管路、管接頭的選擇 管接頭是油管與油管，油管與液壓元件之間的可拆

25、式連接件，它必須具有裝拆方便，連接牢固，密封可靠，外形尺寸小，通流能力大，壓降小，工藝性好等各項(xiàng)要求。 管路旋入端用的連接螺紋采用國家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。細(xì)牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或O型密封圈進(jìn)行端面密封。 液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)具體考慮。 這里選用卡套式端直通管接頭（GB3733.1-83）,這種管接頭具有結(jié)構(gòu)簡單，性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接等一系列優(yōu)點(diǎn)，是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中較為理想的管路連接體。2.3.3液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液

26、壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，針對實(shí)際情況對所涉及的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。主要包括計(jì)算液壓回路各段壓力損失、統(tǒng)計(jì)損失及系統(tǒng)效率、壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。1液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失，管路的局部壓力損失和閥類元件的局部損失，總的壓力損失為:由于供油流量的變化，其快上時(shí)液壓缸的速度為10m/min此時(shí)油液在進(jìn)油管中的流速為： m/s(1)沿程壓力損失    設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度,所以有。液壓油在金屬管中為層流流動(dòng)，則阻力損失系數(shù)。若取進(jìn)，回油管長度均

27、為0.5m,油液的密度為，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為：(2)局部壓力損失    局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道的具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過閥流量大小有關(guān)。本設(shè)計(jì)中通過整個(gè)閥的壓力損失很小，一般忽略不計(jì)。則總壓力損失為：959.66110%=1055.63Pa符合之前的假設(shè)，因此壓力損失符合要求。2. 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只

28、考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。當(dāng)v=0.4m/min時(shí):此時(shí)泵的效率為0.85，泵的出口壓力為27.3MP，則有；此時(shí)的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取油箱的散熱面積A為：系統(tǒng)的溫升為：室溫為20，熱平衡溫度為44.06，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-65，驗(yàn)算表明沒有超出允許范圍。3.液壓壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 PLC概述 在本次設(shè)計(jì)中控制部分用可編程控制器，即PLC。關(guān)于可編程控制器的定義，1980年，NEMA將可編程控制器定義為：“可編程控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字的或模擬輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、

29、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置。”從定義可知，PLC也是一種計(jì)算機(jī)，它有著與通用計(jì)算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，即由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（MEMORY）、輸入/輸出（I/O）接口及電源組成的。只不過它比一般的通用計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連的接口和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語言。3.2 PLC控制部分設(shè)計(jì)3.2.1控制系統(tǒng)采用PLC的必要性 液壓壓力機(jī)是壓制成型的關(guān)鍵設(shè)備，是集機(jī)、液、電為一體的現(xiàn)代化高技術(shù)設(shè)備。當(dāng)前，我國的壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)與之前相比有顯著的進(jìn)步和提高。但是其控制部分還采用傳統(tǒng)的控制手段，例如繼電器的控制系統(tǒng)，接線比較復(fù)雜，機(jī)械觸點(diǎn)較多，

30、可靠性偏低。這些局限性和缺點(diǎn)都可以通過采用可編程控制器來克服和彌補(bǔ)。 可編成控制器(PLC)是20年代60年代末，它隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來，是一種新型的工業(yè)通用控制器。它的使用非常簡單、方便，能夠讓工程技術(shù)人員熟悉的傳統(tǒng)繼電器的梯形圖進(jìn)行編程，來滿足設(shè)備多變的控制要求，對控制系統(tǒng)來說有極大的柔性、通用性，它能夠取代傳統(tǒng)的繼電器控制或者是其他類型的控制器。同時(shí)，在滿足相同控制要求的工況下，能夠使控制系統(tǒng)更加簡單，便于掌握，利于控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和柔性化31-320實(shí)踐表明，可編程邏輯控制器具有很高的可行性、通用性和非常良好的發(fā)展前景，它具有以下鮮明的特點(diǎn):1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高

31、可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)己減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極

32、高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近

33、，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。5，體積小，重量輕，能耗低例如有一種超小型的PLC，這種品種底部的尺寸還不到100mm，它的重量也還不到1508，功耗只有幾瓦。因?yàn)檫@種PLC的體積非常的小，所以在機(jī)械的內(nèi)部能夠很好的裝配進(jìn)去.對機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)是非常理想

34、的一種設(shè)備。3.2.2 PLC的功能(1)控制功能控制功能包含了PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算和比值控制運(yùn)算等，用戶應(yīng)該根據(jù)自己的控制需求來確定。(2)運(yùn)算功能簡單可編程邏輯的運(yùn)算功能有邏輯運(yùn)算，定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序等功能，用來進(jìn)行邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，控制方式簡單易懂，很多機(jī)床、自動(dòng)化的生產(chǎn)都是采用這種控制方式。普通的可編程邏輯控制器還包含了數(shù)據(jù)移位、比較等功能；較為復(fù)雜的運(yùn)算功能還有代數(shù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等;大型可編程邏輯控制器中甚至可以進(jìn)行模擬量的PID運(yùn)算和其他高級的運(yùn)算。(3)通訊功能大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)該能夠支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，通訊接口應(yīng)包含各種接口來適

35、應(yīng)各種的需要。(4)編程功能可編程控制器的編程包含有離線編程、在線編程兩種方式。此外，它還含有五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL )、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語言。(5)診斷功能可編程邏輯控制器有硬件和軟件這兩種診斷功能。硬件診斷是通過硬件的邏輯判斷來確定硬件的故障位置。軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。內(nèi)診斷是通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷，外診斷是通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷。(6)處理速度可編程邏輯控制器的工作方式采用的是掃描方式。從使用性上，處理速度應(yīng)該是越快越好，但

36、是從性價(jià)比方面來看，應(yīng)該選擇與實(shí)際用途相吻合的PLC，應(yīng)該符合掃描時(shí)間大于信號的持續(xù)時(shí)間，否則會(huì)造成信號數(shù)據(jù)丟失。3.2.3 PLC的選型 在設(shè)計(jì)可編程控制系統(tǒng)時(shí)，先確定控制方案，然后是工程邏輯控制器的工程設(shè)計(jì)選型。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，要詳細(xì)分析各個(gè)工藝過程的特點(diǎn)以及控制壓球，明確控制的操作動(dòng)作，根據(jù)控制要求和動(dòng)作來確定I/O點(diǎn)數(shù)、用戶存儲(chǔ)器類型和容量、CPU模塊類型、輸入/輸出模塊類型和其他外部設(shè)備。PLC的選型應(yīng)該在滿足選擇較高性價(jià)比的可編程邏輯控制器的原則。具體選型的方法包含如下幾點(diǎn)： (1)I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的需求來確定，其中有開關(guān)量I/O點(diǎn)、模擬量I/O點(diǎn)、脈沖量輸入信號

37、、系統(tǒng)測試和確認(rèn)所需添加的點(diǎn)數(shù)。 (2)用戶存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量估算，對于選擇儲(chǔ)存器容量應(yīng)增加10%20%的用戶應(yīng)用程序容量。應(yīng)用程序容量的決定因素有I/O點(diǎn)數(shù)、運(yùn)算復(fù)雜程度、程序結(jié)構(gòu)和控制要求等。 (3)可編程控制器的編程分有離線編程和在線編程，設(shè)計(jì)值應(yīng)該根據(jù)自己的需要來選擇。 (4)可編程控制器的工作方式是掃描方式。從使用性上，處理速度應(yīng)該是越快越好，但是從性價(jià)比方面來看，應(yīng)該選擇與實(shí)際用途相吻合的PLC，應(yīng)該符合掃描時(shí)間大于信號的持續(xù)時(shí)間，否則會(huì)丟失信號數(shù)據(jù)。 (5)可編程控制器應(yīng)含有硬件和軟件診斷的功能，該功能的強(qiáng)弱對操作和維護(hù)人員的技術(shù)能力要求有著直接影響，并對平均維修時(shí)間也有著直接的影響

38、。 (6)控制功能含有控制功能、運(yùn)算功能、通信功能、編程功能和處理速度的選擇等。選型時(shí)應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況來合理選用所需功能。 (7)I/0輸出模塊的選擇應(yīng)該與應(yīng)用要求的相統(tǒng)一。 (8)可編程控制器的供電電源的電壓等級和電源質(zhì)量指標(biāo)等應(yīng)符合用戶應(yīng)用需求。根據(jù)可編程控制器供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)，用戶可以選用220V交流電源或者是直流24V的穩(wěn)壓電源。 變速壓力機(jī)的系統(tǒng)其中一部分是通過PLC來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，壓力機(jī)的工作狀態(tài)和操作信息需要9個(gè)開關(guān)量輸入，輸出信號有7個(gè)，均為開關(guān)量。根據(jù)輸入輸出的點(diǎn)數(shù)、類型及控制要求，同時(shí)考慮到維護(hù)、改造和經(jīng)濟(jì)性等諸多因素，可以選擇FX2N-32MR，這樣共有1

39、6個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)，可以滿足控制要求?？蓪?shí)現(xiàn)循環(huán)掃描和即時(shí)刷新并用。編程語言是梯形圖方式。3.2.4 PLC輸入/輸出分配表根據(jù)對油缸的輸入/輸出信號的分析，可編寫如下表3-1的PLC輸入/輸出分配表。表3-1 I/O地址分配表輸入信號輸出信號代號功能I點(diǎn)代號功能O點(diǎn)SB2啟動(dòng)液壓泵X0KM1泵啟動(dòng)Y0SB3快速下行X1KA1慢速下行Y1SQ2行程開關(guān)2SX2KA2泄壓回程Y2KP壓力繼電器X3KA3下缸頂出Y3SQ1行程開關(guān)1SX4KA4下缸退回Y4SB5下缸頂出X5KA5和Y1實(shí)現(xiàn)快速下行Y5SB6下缸退回X6指示燈Y6SB4下缸停止X7SB1總停止X10根據(jù)I/O地址分配可以寫出PLC的I/O接線圖如圖3-1:圖3-1 PLC的I/O接線圖3.2.5 PLC控制程序設(shè)計(jì)控制程序梯形圖如圖3-3。程序具體控制為：表3-2 系統(tǒng)語句表步序指令數(shù)據(jù)步序指令數(shù)據(jù)1LDM800217ANIX0042OUTY00618ANIY0013LDIX01019OUTY0024ANDX00020LDIY0015ORY00021ANDX0056OUTY00022ORY0037LDIX00323ANIY0028ANDX00124ANIY0049O