液壓回路PLC控制實驗

1、機械設計制造及其自動化專業(yè)實驗 機電控制實驗機床液壓與氣動控制回路PLC控制實驗實驗指導書重慶理工大學實踐教學及技能培訓中心2010年12月學生實驗守則  1學生應按照實驗教學計劃和約定的時間，準時上實驗課，不得遲到早退。2實驗前認真閱讀實驗指導書，明確實驗目的、步驟、原理，預習有關的理論知識，并接受實驗教師的提問和檢查。3進入實驗室必須遵守實驗室的規(guī)章制度。不得高聲喧嘩和打鬧，不準抽煙、隨地吐痰和亂丟雜物。4做實驗時必須嚴格遵守儀器設備的操作規(guī)程，愛護儀器設備，服從實驗教師和技術人員指導。未經許可不得動用與本實驗無關的儀器設備及其它物品。5實驗中要細心觀察，認真記錄各種試

2、驗數(shù)據(jù)。不準敷衍，不準抄襲別組數(shù)據(jù)，不得擅自離開操作崗位。6實驗時必須注意安全，防止人身和設備事故的發(fā)生。若出現(xiàn)事故，應立即切斷電源，及時向指導教師報告，并保護現(xiàn)場，不得自行處理。7實驗完畢，應主動清理實驗現(xiàn)場。經指導教師檢查儀器設備、工具、材料和實驗記錄后方可離開。8實驗后要認真完成實驗報告，包括分析結果、處理數(shù)據(jù)、繪制曲線及圖表。在規(guī)定時間內交指導教師批改。9在實驗過程中，由于不慎造成儀器設備、器皿、工具損壞者，應寫出損壞情況報告，并接受檢查，由領導根據(jù)情況進行處理。10凡違反操作規(guī)程，擅自動用與本實驗無關的儀器設備、私自拆卸儀器而造成事故和損失的，肇事者必須寫出書面檢查，視情節(jié)輕重和認識

3、程度，按學院有關規(guī)定予以賠償。重慶理工大學說 明1. 同學可以登錄學校的“實驗選課系統(tǒng)”（從學校首頁登陸：或從數(shù)字校園登錄），自己進行實驗項目的選擇。希望同學們能在每個實驗項目開放的時間內盡早進行實驗預約（預約時間必須比實驗上課時間提前3天），因為學生數(shù)量比較多，如果某實驗項目開放的時間內同學未能進行實驗預約，則錯過該實驗項目的實驗機會，補做就要在該實驗項目下一次開放時進行。2. 如有什么問題，同學可以撥打電話聯(lián)系62563172張君老師。機床液壓與氣動控制回路PLC控制實驗一 實驗目的為了提高綜合運用各科知識的能力，結合機電傳動控制，液壓傳動與氣壓傳動課程所學的內容，通過對組合機床動力滑臺液

4、壓系統(tǒng)的分析，結合現(xiàn)有的液壓元件，對原液壓系統(tǒng)進行簡化，設計出能實現(xiàn)機床的一個典型運動軌跡的運動方案。本實驗是在完成了油缸液壓回路設計與組裝實驗的基礎上，通過對該液壓回路的PLC控制部分進行設計、接線、編程、調試,使之最終能夠實現(xiàn)預期的運動軌跡。通過本實驗，除了進一步熟悉常用液壓元件的性能和使用方法，油缸的速度控制、定位控制的基本方式外，重點要求掌握可編程控制器的電氣連接方法和梯形圖編程技巧。把電氣控制和液壓傳動知識有機結合起來。進行一次小型工程設計、制作訓練。鍛煉大家的動手能力以及分析和排除故障的能力。二 實驗背景簡介組合機床是由通用部件和某些專用部件所組成的高效率和自動化程度較高的專用機床

5、。它能完成鉆、鏜、銑、刮端面、倒角、攻螺紋等加工和工件的轉位、定位、夾緊、輸送等動作。動力滑臺是組合機床的一種通用部件。在滑臺上可以配置各種工藝用途的切削頭，例如：安裝動力箱和主軸箱、鉆削頭、銑削頭、鏜削頭、鏜孔、車端面等。在組合機床液壓動力滑臺上可以實現(xiàn)多種不同的工作循環(huán)，其中一種比較典型的工作循環(huán)是：快進-工進-死擋鐵停留-快退 -停止。完成這一動作循環(huán)的動力滑臺液壓系統(tǒng)采用齒輪泵（或葉片泵）供油，由電磁換向閥實現(xiàn)換向，由溢流閥實現(xiàn)速度控制，用二位二通電磁換向閥實現(xiàn)快進和工進之間的速度換接；使用電渦流傳感器進行活塞移動位置的檢測。三 實驗要求1 熟悉液壓元件，電氣元件和可編程控制器的性能、

6、結構原理。2 能根據(jù)提供的元件和可編程控制器設計一個液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)，可參照油缸 “快進-工進-停留-快退-原位停止”的速度控制和往復位移控制方案，也可自行選題。3 掌握臺達可編程控制器的梯形圖編程軟WPLSoft 2.12的編程方法，并利用該軟件在線調試程序。4 完成一個從方案設計、油路設計、電氣控制回路設計、程序設計到油路、電氣控制回路的組裝、連接以及系統(tǒng)調試、優(yōu)化等涵蓋工程設計實施全過程的訓練。四 實驗原理：本實驗可參考以下液壓系統(tǒng)原理、電氣控制回路原理：圖1、液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)圖2、液壓系統(tǒng)原理圖電氣控制回路原理圖見圖3。圖3 節(jié)流閥串聯(lián)速度換接回路PLC控制原理圖五 實驗器材和設備

7、1. 機電液綜合實驗臺 一臺2. 液壓泵站（含油箱、液壓泵、電動機、三位四通閥、溢流閥、液壓表） 一套3. 五通接頭 若干4. 油管（含快換接頭） 若干5. 油缸、三位四通換向閥，溢流閥 各一個6. 兩位兩通換向閥，節(jié)流閥 各一個7. 電源板（含空氣開關、保險、計時器ZN48-FX、AC360V、AC220V電源） 一個8. PLC主機板（含DC24V電源、臺達PLC主機單元DVP-14EC） 一個9. 可編程控制器輸入板（含按鈕開關、熱繼電器、交流接觸器） 一個10. 計算機（附帶RS232數(shù)據(jù)線一根） 一臺11. 渦流傳感器（即行程限位開關） 三個12. 導線（強電、弱電） 若干13. 直

8、尺 一根六 實驗步驟及內容（一）實驗預備知識：1、PLC概述PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller）,它實際上是一種工業(yè)控制微機，其組成如圖：一般的CPU單元內部結構為：PLC的工作很像一個繼電器系統(tǒng)，其工作等效繼電器系統(tǒng)見下圖：PLC的工作方式為周期掃描各端口，再逐條執(zhí)行，從而實現(xiàn)周期自動控制。其每個周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出采樣三個階段。下圖為PLC周期工作方式。第一步為輸入采樣階段，控制器首先以掃描的方式順序讀入所有的輸入端的信號狀態(tài)（1或0），并逐一存入輸入狀態(tài)寄存器，其位數(shù)與輸入端子的數(shù)目相對應，而且即使程序執(zhí)行期間，輸入狀態(tài)發(fā)生變化，

9、輸入狀態(tài)寄存器的狀態(tài)也不會發(fā)生變化。輸入采樣結束后轉入程序執(zhí)行階段。PLC的用戶程序決定了其輸入信號與輸出信號之間的具體關系。組成程序的每條指令都有順序號，在PLC中稱為步序號，指令按步序號依次存入存儲單元。程序執(zhí)行期間，在無跳轉指令時，地址記數(shù)器順序尋址，依次指向每個存儲單元，控制器順序執(zhí)行這些指令。最后為輸出刷新階段。在所有的指令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存器，驅動輸出線圈，形成PLC實際輸出。PLC工作過程示意圖如下：臺達DVP-ES/EX/SS 系列可編程序控制器。ES/EX/SS/系列提供1460 點數(shù)的主機及832 點擴展，含主機最大輸入/輸出擴展

10、分別可達128 點。另依主機輸入/輸出點數(shù)、電源、數(shù)字輸入/輸出擴展及模擬量/數(shù)字轉換（A/D，D/A 轉換）等各類型擴展模塊，滿足各種應用場合。SS 系列主機另備特殊模組(AD/DA/PT/TC/XA/RT)擴展功能，最多可擴展8 臺特殊模組。SS 系列硬體規(guī)格之說明請參考SS 系列主機隨機使用手冊。我們本實驗中用到的PLC CPU主機模塊的型號為：DVP-14EC，它是由14個 I/O點組成的獨立CPU單元，8輸入/6個繼電器輸出,內置24VDC輸出。其性能指標可參看相關的資料。綜合考慮實驗的需求我們可用DVP-14EC主機來輸入各開關量，控制各電磁鐵和繼電器的線圈。2、渦流傳感器：我們知

11、道，金屬導體置于變化的磁場中，導體內就會有感應電流產生，這種電流的流線在金屬體內自行閉合，通常稱為電渦流（Eddy current）。電渦流的產生必然要消耗一部分磁場能量，從而使激勵線圈的阻抗發(fā)生變化。電渦流式傳感器就是基于這種渦流效應的。電渦流式傳感器不但具有結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、抗干擾能力強、體積較小等優(yōu)點，而且又具有非接觸測量的優(yōu)點。電渦流傳感器可用來測量振動、位移、厚度、轉速、表面溫度、硬度等參數(shù)，還可以進行無損探傷。電渦流式傳感器的結構很簡單，其核心是一個固定在框架上的扁平的圓線圈。線圈用很多股漆包線或銀線繞制而成，一般放在傳感器的端部。本系統(tǒng)應用渦流傳感器完成油缸定位檢測

12、控制，如圖2液壓系統(tǒng)原理圖所示。將傳感器固定在與油缸活塞桿同一平面的若干不同位置上，隨著油缸的移動，當油缸活塞桿接近不同的渦流傳感器時，傳感器就分別輸出的控制信號，這些控制信號經導線輸出到PLC的輸入端，完成油缸位置控制。本試驗中用到的渦流傳感器的接法如下： （二）檢查、熟悉實驗器材和設備：熟悉實驗臺上的所有實驗器材和設備的性能、用法。（1） 電源板：實驗中使用的電源板是多功能輸出電源板，它包含空氣開關、保險、計時器（ZN48-FX）、AC380V、AC220V、DC5V、DC12V、DC24V電源輸出、電壓顯示，電流顯示等多種功能。其中計時器（ZN48-FX）的AC220輸入已經連好，不需再

13、連。由于實驗有強電連接，為了保證人身安全和實驗器材的完好，請在實驗之前詳細閱讀實驗指導書，未經指導老師檢查、允許之前切不可擅自通電！違者承擔一切后果?。?） 可編程控制器輸入板：本實驗使用的是專門針對PLC的開關控制量設計的帶有16個按鈕開關的輸入板。還包括了對油泵電機進行控制和保護的熱繼電器、交流接觸器。（3） 限位開關：即渦流傳感器，或接近開關，發(fā)出控制信號，送入PLC的輸入端。其接法參考上面的圖示。（4） 計算機（附帶RS232數(shù)據(jù)線一根）:利用計算機編寫PLC的梯形圖程序，并通過RS232數(shù)據(jù)線傳送到PLC中執(zhí)行。（三） 組接電路：本實驗的電氣控制回路比較復雜，而且涉及強電、弱電的混合

14、連接，實驗設備也比較精密，這就要求我們接線時一定要仔細檢查，切不可在未檢查確認無誤之前通電。（1）主電路連接：按照電氣控制回路原理圖連接電路，輸入的三相電源在多功能電源板上，自帶保險和空氣開關，交流接觸器和熱繼電器在可編程控制器輸入板上（內部已接好）。（2）控制電路連接：控制電路的電壓是不相同的，在接線之前一定要區(qū)分開來，切不可接錯。注：PLC內部的電壓是DC24V，在PLC主機板上已經接好。PLC的輸入控制電壓都是DC24V，采用共陽接法，所有輸入端的S/S端子都接至DC24V的+極或主機上的+24V端子，控制開關應串在DC24的-極或主機上的24G與PLC的輸入端子之間。應特別注意渦流傳感

15、器的接法，具體的接法可參看電氣控制回路原理圖和渦流傳感器接線圖。PLC的輸出接線比較復雜，應特別注意！在油路調試完成、讀懂電氣控制回路原理圖之前切不可接線！輸出接線分二種情況：第一：控制油泵電機的交流接觸器的線圈，其電壓為DC24V，接口地址為Y0，與它串聯(lián)的PLC輸出C0端應接至外部DC24V；第二：換向閥的線圈，其電壓為DC24V，接口地址為Y1、Y2、Y3，與它串聯(lián)的PLC輸出C1、C2、C3端應接至外部DC24V；Y0、Y1、Y2、Y3端口接線圈后接外部DC24V的負極。在電路連接過程中應對照電氣控制回路原理圖和輸入、輸出接線說明，連接完畢一定要進行多次校對、確認。本實驗電路已接好，在

16、實驗過程中未經許可不得改動。（五）PLC編程：PLC編程是一項較復雜的工作，在編程之前應閱讀臺達plc的操作手冊和編程手冊；理解PLC梯形圖表示的意義；熟悉編程軟件WPLSoft 2.12的編程界面和編程方法；掌握幾種重要的編程指令。臺達可編程控制器的編程指令十分豐富，但本實驗所用到的指令不多，基于圖形編程的梯形圖非常方便，梯形圖完成后通過編譯生成PLC 指令程序，才可進行程序傳輸?shù)炔僮鳌Ｓ信d趣的同學可查閱相關的參考資料。（六）設計系統(tǒng)控制流程：系統(tǒng)的控制程序較復雜，因此在編程之前一定要根據(jù)自己設計的動作，繪制控制流程框圖。以下控制流程圖可供參考：系統(tǒng)控制流程總圖單周期觸發(fā)子程序控制流程圖循環(huán)

17、觸發(fā)子程序控制流程圖根據(jù)以上控制流程圖,再參考相關的資料我們可以編寫出液壓系統(tǒng)的控制程序，讓油缸實現(xiàn)既定的運動功能。 (七)編寫、初調程序：根據(jù)設計的要求編寫自己的梯形圖控制程序，編譯完畢后通過計算機傳送到PLC中。在新建PLC程序時注意選擇:機種設置為ES/EX/SS/EC，通訊設置選擇COM1、波特率為9600，其余的設置為缺省。先讓PLC與計算機保持連接在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)，才可以進行程序傳送等操作。如下圖： 在編程時可以參考指導教師提供的程序。調試步驟：A、 檢查接線，打開總電源，接通AC220V電源(不可接通AC380V!)。B、 連接RS232數(shù)據(jù)線，準備傳送程序。點擊按鈕，使

18、PLC在線工作，傳送編譯好的程序。編程軟件會自動轉換PLC的狀態(tài)，由運行狀態(tài)轉到程序傳送狀態(tài)，程序傳送完畢又轉換回運行狀態(tài)，最后切換到監(jiān)視狀態(tài)。C、 初調。注意：在調試程序時一定不能接通油泵電機的電源！按下SB1按鈕此時PLC輸出端的Y0指示燈應該點亮；在X0接通（傳感器10）時，按下SB2按鈕, PLC輸出端Y2指示燈應該點亮；按下SB5按鈕, PLC輸出端的Y1指示燈應該點亮；按下SB3按鈕，PLC輸出端所有的指示燈都應該熄滅。至此程序初調完成。D、 總調。我們在完成前面的油路調試、以及程序初調后，就可以開始進行系統(tǒng)的總調。讓油缸按照設計的動作進行運動。再次確認油路和電路無誤后。打開AC380V和AC220V電源開關。按下SB1,此時PLC輸出端的Y0指示燈點亮，同時油泵電機啟動；在X0接通（傳感器10）時，按下SB2按鈕, PLC輸出端的Y2指示燈點亮，油缸快進；接著X1接通（傳感器11），延時5s后PLC輸出端Y2、Y3指示燈亮，油缸工進；接著X2接通（傳感器12），延時2s后PLC輸出端Y1指示燈亮，油缸快退至傳感器10位置；按下SB4按鈕，系統(tǒng)循環(huán)上述動作。按下SB5按鈕, PLC輸出端的Y1指示燈點亮，油缸快速后退；接通SB3， PLC輸出端的所有指示燈熄滅，油泵電機停止。七 實驗記錄數(shù)據(jù)：電磁鐵動作狀