李喜旺 柳娜

摘要：液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。本設(shè)計(jì)以液壓機(jī)的電氣控制為基礎(chǔ)，配以可編程控制器（PLC），根據(jù)液壓機(jī)的工作過(guò)程，按照生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：PLC ;液壓機(jī);自動(dòng)控制

1.研究?jī)?nèi)容

對(duì)液壓工裝系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以PLC為核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化。液壓機(jī)動(dòng)力由1臺(tái)電機(jī)提供，壓力由液壓機(jī)提供，液壓泵由一臺(tái)5.5kw的電機(jī)提供動(dòng)力。工作所需要的壓力由液壓提供，壓力在0?100噸之間可調(diào)，壓力大小可通過(guò)調(diào)節(jié)壓力繼電器來(lái)控制。通過(guò)PLC可編程控制器來(lái)控制液壓機(jī)的下壓，保壓，卸壓，停止等動(dòng)作過(guò)程都自動(dòng)完成。

2.液壓系統(tǒng)的工作

2.1 液壓傳動(dòng)的介紹

液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，通過(guò)各種液體元件實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，傳遞，控 制的技術(shù)。一部壓機(jī)通常由三部分組成，即原動(dòng)機(jī)-傳動(dòng)裝置-工作機(jī)。原動(dòng)機(jī)的作用 是把各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，是機(jī)器的動(dòng)力源;工作機(jī)是利用機(jī)械能對(duì)外作 功;傳動(dòng)裝置設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，起傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的工作。液壓傳 動(dòng)是利用液體靜止傳動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.2 液壓系統(tǒng)的組成

一個(gè)正常工作的液壓系統(tǒng)，一般都應(yīng)具有下列五個(gè)主要部分：

1）動(dòng)力源——液壓泵站 它將電動(dòng)機(jī)（或其他原動(dòng)機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣?作液體的壓力能，一般最常用的是液壓泵。2）執(zhí)行元件——包括液壓缸和液壓馬達(dá)，它把工作液體的壓力能重新轉(zhuǎn)為往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。3）控制元件——包括對(duì)液壓系統(tǒng)中液體壓力，流量（速度）和方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的壓力閥，流量閥和方向閥，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)。4）輔助元件——為保證液壓系統(tǒng)正常工作所需的上述之類元件以外的裝置，在系 統(tǒng)中起到輸送，貯存，加熱，冷卻，過(guò)濾和測(cè)量等作用。包括管路，管接頭，油箱， 過(guò)濾器，蓄能器以及各種指示和控制儀表等。5）傳動(dòng)介質(zhì)——傳動(dòng)介質(zhì)是指?jìng)鬟f能量的流體，即液壓油。

2.3 液壓系統(tǒng)工作分析

液壓機(jī)工作主要分為六個(gè)步驟，其工作步驟圖如圖2-1所示

如果將其按照工作狀態(tài)劃分，也同樣可以分為如下六種工作狀態(tài)，也是同樣的道理。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的液壓工裝系統(tǒng)，對(duì)六種工作狀態(tài)做出詳細(xì)的解釋。

1）預(yù)設(shè)壓力：設(shè)置壓力由電磁閥2和9控制。根據(jù)實(shí)際情況，在壓機(jī)運(yùn)行前，需要對(duì)壓力進(jìn) 行設(shè)置。按下預(yù)設(shè)按鈕SB3時(shí)，使得電磁閥2和9的線圈同時(shí)通電，對(duì)壓力繼電器 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。2）壓頭下行：壓頭下落過(guò)程由電磁閥L10和H11控制。按下壓頭運(yùn)行按鈕SB4 ，電磁閥L10和H11線圈同時(shí)通電，液控閥6和7不能正向通油，液控閥5則可以正向通油。3）加壓：加壓過(guò)程由電磁閥H10和L10控制。當(dāng)壓頭下落，壓下下限行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)， 電磁閥H11線圈失電，接通電磁閥H10的線圈，由它所控制的液控單向閥4可以正向通油，此時(shí)L10仍然保持通電狀態(tài)。4）保壓：保壓由L10單獨(dú)控制。一旦壓力繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)。此時(shí)電 磁閥L10線圈仍然保持通電狀態(tài)。系統(tǒng)維持在壓力不變的狀態(tài)。5）卸壓：卸壓過(guò)程由電磁閥L10和P控制。保壓延時(shí)一到，電磁閥P線圈通電，電磁閥 L10仍然保持通電狀態(tài)，此時(shí)，下缸不進(jìn)油，也不回油，上缸卸荷。6）壓頭上升：壓頭的上升過(guò)程由電磁閥L10控制。卸壓延時(shí)到后，電磁閥L10斷電的情況下， 由它所控制的液控單向閥6和7可以正向通油。當(dāng)壓力達(dá)到溢流閥所設(shè)定值時(shí)，進(jìn) 行減壓，確保壓頭上升時(shí)沖擊力過(guò)大而導(dǎo)致?lián)p壞。

3.PLC硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 PLC的選型

本次設(shè)計(jì)中在經(jīng)過(guò)多方面考慮之后，選擇了西門(mén)子S7-200。可以滿足本次液壓工裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。所選擇的S7-200并非大型控制機(jī)，而是小型的。但是卻被廣泛使用于各行各業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)，尤其是中小型設(shè)備。

3.2 IO口的分配

根據(jù)本次設(shè)計(jì)的液壓機(jī)所需要的設(shè)備以及所要實(shí)現(xiàn)的共能，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行了合理的分配，如下表3-1所示

4.PLC軟件設(shè)計(jì)與仿真

在測(cè)試本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，是使用仿真器進(jìn)行模擬仿真與調(diào)試。在仿真的一開(kāi)始也遇到一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，比如說(shuō)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間太短或者說(shuō)定時(shí)器設(shè)定的延時(shí)時(shí)間短等等。另外因?yàn)槭欠抡娑皇菍?shí)物，因此很多元件的觸點(diǎn)例如壓力繼電器、行程開(kāi)關(guān)等等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，并設(shè)法解決之后，系統(tǒng)的整體程序便可以基本正常運(yùn)行。

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