液压系统PLC控制

天津工业大学毕业设计（论文）题目：挤压机液压系统及PLC控制姓名朱永生学院机械电子学院专业机械工程及自动化班级机自S071班学号0750310107指导教师肖放王恩鸿职称教授2009年6月18日摘要本文主要介绍了挤压机的现状，挤压机液压系统的工作原理、特点，从设计角度出发分析液压系统各个元件的特点、工作条件，根据计算通过对电控阀、流量控制阀、压力控制阀等元件的选择设计连接液压回路，形成液压的传动系统；根据液压系统的传动特点设计电气接线图，分析在电气控制与液压系统的自动、手动控制方式、开闭环特点，利用原理分析、计算找出可能出现的控制问题，编写PLC梯形图程序，最终由PLC程序控制液压系统形成一个统一的控制系统整体，达到利用自动化手控制液压系统完成特定的工作行程的目的。关键词：液压系统PLC控制挤压机AbstractThispaperintroducesthepresentsituationofextruder,theworkingprincipleandthecharacteristicsofhydraulicsystem,,fromthedesignpointofviewofanalysisthevariouscomponentsofhydraulicsystemcharacteristics,workingconditions,accordingtothecalculationofelectriccontrolvalves,flowcontrolvalves,pressurecontrolvalves,suchasthechoiceofcomponentsdesignedtoconnectthehydrauliccircuittoformingthehydraulicdrivesystem;thetransmissionhydraulicsysteminaccordancewiththecharacteristicsofthedesignofelectricalwiringdiagram,analysisintheelectricalcontrolandhydraulicsystemofautomatic,manualcontrolmode,theclosed-loopcharacteristics.UseoftheprincipletoanalysisandcomputationthecontroltoidentifypossibleproblemsandthepreparationofPLCladderprogram,ultimatelyformthePLCcontrolhydraulicsystemtocontroltheformation,achievedthepopuseofautomatedhand-controlledhydraulicsystemtocompletetheworkofaparticulartrip.Keywords：PLC、Ordercontrol、Hydraalicsystem目录摘要ABSTRACT第一章绪论………………………………………………………………………11.1液压传动与控制概述………………………………………………………………………11.2液压机的发展及工艺特点………………………………………………………………11.3PLC的国内外………………………………………………………………………………21.4PLC的特点…………………………………………………………………………………3第二章明确设计要求进行工况分析……………………………………………42.1运动分析……………………………………………………………………………………42.2动力分析……………………………………………………………………………………5第三章确定液压系统主要参数…………………………………………………103.1液压缸的设计计算…………………………………………………………………………103.2液压马达的设计计算………………………………………………………………………11第四章液压元件的选择…………………………………………………………124.1液压泵的确定与所需功率的计算…………………………………………………………124.2阀类元件的选择…………………………………………………………………………134.3蓄能器的选择……………………………………………………………………………144.4管道的选择………………………………………………………………………………144.5油箱的设计………………………………………………………………………………164.5滤油器的选择……………………………………………………………………………16第五章液压系统性能的验算……………………………………………………………175.1管路系统压力损失的验算………………………………………………………………17第六章PLC控制……………………………………………………………………………196.1控制要求………………………………………………………………………………196.2梯形图程序设计…………………………………………………………………………196.3电气系统图、程序及PLC外部接线图…………………………………………………206.4.程序分析及设计…………………………………………………………………………236.6系统特点…………………………………………………………………………………25第七章结论……………………………………………………………………26参考文献………………………………………………………………………27致谢………………………………………………………………………………28附录中英文翻译…………………………………………………………………29天津工业大学2009届本科毕业生毕业设计1第一章绪论1.1液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。1.2液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插天津工业大学2009届本科毕业生毕业设计2装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：（1）工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；（2）有顶出装置，以便于顶出工件；（3）液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；（4）液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5）液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。1.3PLC的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable,是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、天津工业大学2009届本科毕业生毕业设计3模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步