畢業(yè)設(shè)計說明書

1、液壓升降工作臺的設(shè)計與制作摘要：液壓升降平臺具有載重量大，結(jié)構(gòu)牢固，升降平穩(wěn)，操作簡潔，維護便利等特點。適用于工廠，倉庫，車站，搬運的場所等。這篇論文介紹了液壓升降平臺的液壓系統(tǒng)和工作特性。具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護便利、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：液壓升降平臺 液壓系統(tǒng) 可編程控制器1 引言：液壓升降工作臺在小型的工廠里有用性很廣，它的整個工藝流程是建立在液壓系統(tǒng)，電器控制，plc的控制的基礎(chǔ)上的，通過液壓系統(tǒng)的的動力裝置，結(jié)合plc的過程控制，實現(xiàn)在電器柜的操作面板上的簡潔操作，整個的一個系統(tǒng)有用，簡潔，便利，易于操作。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，可以結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)

2、的其他設(shè)備發(fā)揮更大的作用，其在現(xiàn)代化生產(chǎn)中占有舉足輕重的作用。2 液壓系統(tǒng)的概述21 液壓系統(tǒng)的簡介一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、無件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓

3、閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。22 液壓傳動液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的改變來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(缸或馬達)把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)

4、，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。(1)液壓傳動原理圖  由代表各種液壓元件、輔件及連接形式的圖形符號組成，用以表示一個液壓系統(tǒng)工作原理的簡圖，稱為液壓傳動原理圖。圖形符號有兩種表達方式：一種用結(jié)構(gòu)示意圖，這樣的圖形比較直觀，元件的結(jié)構(gòu)特點清楚明白但圖形太繁鎖，繪圖麻煩；另一種是圖形符號圖，即把各類液壓元件用其圖形符號表示。(2)元件  由數(shù)個不同零件組成的，用以完成特定功能的組件，稱為元件，如液壓缸、液壓馬達、液壓泵、閥、油箱、過濾器、蓄能器、冷卻器和管街頭等；這些元件有的是通用的、標準化的。(3)回路  液壓回路是完成某種特定功能、由元件構(gòu)成的典型環(huán)節(jié)。(4)系統(tǒng)

5、  液壓系統(tǒng)是由回路組成的、用以控制驅(qū)動液壓機械完成所需工作的整個傳動系統(tǒng)。23 液壓油 液壓油就是利用液體壓力能的液壓系統(tǒng)使用的液壓介質(zhì)，在液壓系統(tǒng)中起著能量傳遞、系統(tǒng)潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。對于液壓油來說，首先應(yīng)滿足液壓裝置在工作溫度下與啟動溫度下對液體粘度的要求，由于油的粘度改變直接與液壓動作、傳遞效率和傳遞精度有關(guān)，還要求油的粘溫性能和剪切安定性應(yīng)滿足不同用途所提出的各種需求。另外，液壓油要對液壓系統(tǒng)金屬和密封材料有良好的配伍性，良好的過濾性；具有抗腐蝕能力和抗磨損能力以及抗空氣夾帶和起泡傾向；熱穩(wěn)定性及氧化安定性要好；具用破乳化必性；對于某些格外用途，還應(yīng)具有耐燃性和

6、對環(huán)境不造成污染(如易于生物降解和無毒性)。液壓油根據(jù)用途和特性一般分為礦油型液壓油、合成烴液壓油、抗燃液壓油、清凈液壓油、可生物降解液壓油等類型。以下是各類液壓油的基本情況：礦油/合成烴液壓油 - 產(chǎn)品符號 組成和特性 我國標準 參照標準 - hh 精制礦物油，不含添加劑 din51517-79 bs4475-75 -hl 精制礦物油，并改善其防銹性和抗氧化性 vickers i-286-s hm hl油，并改善其抗磨性 m

7、ilacron p-68/69/70 hg hm油，并具有粘滑性 gb11118。1-94 din51524()1985 hv hm油，并改善其粘溫性，聚烯烴合成油為基礎(chǔ)油 nfe48-603-1983 hs 無特定難燃性的合成液，聚烯烴合成油為基礎(chǔ)油 - 抗燃液壓油主要用于冶金、采礦、電廠、機加工等行業(yè)的接近或臨近火源、熱源的液壓系統(tǒng)，分為水基液壓油(hfae、hfb、hfc)、磷酸脂型(hfdr)和其它合成型(hfds、hfdu)三種。 清凈液壓油用于含有電液四

8、氟閥及其它周密元件的液壓系統(tǒng)。生物降解液壓油是為了適應(yīng)環(huán)保要求，控制環(huán)境污染而開發(fā)的。24 液壓系統(tǒng)對液壓油的基本要求(1)合適的粘度,良好的粘溫特性。一般的液壓油的粘度通常在15到68mm2/s之間(2)質(zhì)地純潔,雜質(zhì)少,有良好 的潤滑性能。(3)對金屬和密封件有良好的相容性,抗泡沫,抗乳化,防腐性,防銹性好。(4)對熱,氧化,水解和剪切有良好的穩(wěn)定性。(5)體積膨脹系數(shù)小,比熱容大。(6)液壓油流動點和凝固點低,閃點和燃點高。(7)對人體無損害,成本低。25 液壓系統(tǒng)的分類從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。(1)按油液的循環(huán)方式液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指液

9、壓泵從油箱吸油，油經(jīng)各種控制閥后，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡潔，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統(tǒng)，導(dǎo)致機構(gòu)運動不平穩(wěn)等后果。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連，工作液體在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)。其結(jié)構(gòu)緊湊，與空氣接觸機會少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動較平穩(wěn)。工作機構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達的變量機構(gòu)實現(xiàn)，幸免了開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復(fù)雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統(tǒng)中的泄漏，通常需要一個小流量的補油泵和油箱

10、。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等，在工作過程中會使功率利用下降，所以閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達。(2)按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目可分為單泵系統(tǒng)，雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。(3)按所用液壓泵形式的不同可分為定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)。變量泵的優(yōu)點是在調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，可以充分利用發(fā)動機的功率，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，成本高，可分為手動變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。(4)按向執(zhí)行元件供油方式的不同可分為串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)和并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)。串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中，上一個執(zhí)行元件的回油即為下一個執(zhí)行元件的進油，每通過一個執(zhí)行元件壓力就要降低一次。在串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中，當主泵向多路閥控制的各執(zhí)行元件供油時

11、，只要液壓泵的出口壓力足夠，便可以實現(xiàn)各執(zhí)行元件的運動的復(fù)合。但由于執(zhí)行元件的壓力是疊加的，所以克服外載能力將隨執(zhí)行元件數(shù)量的增加而降低。并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中當一臺液壓泵向一組執(zhí)行元件供油時，進入各執(zhí)行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。流量的安排隨各件上外載荷的不同而改變，首先進入外載荷較小的執(zhí)行元件，只有當各執(zhí)行元件上外載荷相等時，才能實現(xiàn)同時動作。全液壓傳動機械性能的優(yōu)劣，主要取決于液壓系統(tǒng)性能的好壞，包括所用元件質(zhì)量優(yōu)劣，基本回路是否恰當?shù)?。系統(tǒng)性能的好壞，除滿足使用功能要求外，應(yīng)從液壓系統(tǒng)的效率、功率利用、調(diào)速范圍和微調(diào)特性、振動和噪聲以及系統(tǒng)安裝和調(diào)試是否便利可靠等方面進行。 現(xiàn)

12、代工程機械幾乎都采納了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計算機控制技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機械的重要組成部分。26 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機的總體設(shè)計同時進行。著手設(shè)計時，一定從實際情況出發(fā)，有機地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡潔、工作可靠、成本低、效率高、操作簡潔、維修便利的液壓傳動系統(tǒng)。設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，一定把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面解清楚。(1)主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；(2) 液壓系統(tǒng)要完成哪

13、些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；(3) 液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度；(4) 各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；(6) 對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；(7) 自動化程序、操作控制方式的要求；(8) 對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；(9) 對效率、成本等方面的要求。2.7 液壓分析原理框圖液壓分析原理框圖如圖1了解機械或設(shè)備的功能、工況、特別要求、工作環(huán)境等了解設(shè)備哪些功能的運動是由哪種液壓執(zhí)行元件（或元件組）來實現(xiàn)的，這些運動對力、速度和位置的定性（改變范圍、精度等）和定量要求在了解泵源的組成與特點的基礎(chǔ)上。將系統(tǒng)劃分成以實現(xiàn)各功能運動的執(zhí)行元件（元件組）為

14、核心的若干功能分系統(tǒng)對每一分系統(tǒng)進行分析，由哪些控制閥組成哪些基本回路，各控制元件的作用及分系統(tǒng)與泵源的聯(lián)絡(luò)。對比電磁鐵動作表和相應(yīng)執(zhí)行元件的動作，深入分析與動作對應(yīng)的油液流動線路及特點分析系統(tǒng)對各分系統(tǒng)之間動作的順序、聯(lián)動、互鎖、同步、抗干擾等方面的要求和實現(xiàn)方法，理解各分系統(tǒng)是如何組成整個系統(tǒng)的綜合歸納以上的分析，總結(jié)系統(tǒng)在性能、操作、環(huán)境、安全等方面的要求和特點，達到對系統(tǒng)工作原理和性能的全面清楚的理解圖1 液壓分析原理框圖3 plc部分的概述3.1 plc的基本概念可編程控制器(programmable controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的

15、。早期的可編程控制器稱作可編程規(guī)律控制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)規(guī)律控制。隨著技術(shù)的進展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了規(guī)律控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了幸免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。3.2 plc的基本結(jié)構(gòu) plc實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同。中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序給予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶

16、程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當plc投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行規(guī)律或算數(shù)運算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最終將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高plc的可*性，近年來對大型plc還采納雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采納三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個cpu出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。3.3 p

17、lc的工作原理當plc投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(1) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生改變，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度一定大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (2) 程序執(zhí)行在用

18、戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行規(guī)律運算，然后根據(jù)規(guī)律運算的結(jié)果，刷新該規(guī)律線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的格外功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生改變，而其他輸出點和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生改變，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線

19、圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的規(guī)律線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(3) 輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，plc就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是plc的真正輸出。3.4 編程設(shè)備編程設(shè)備主要有pg720 pg740 pg760可以理解成裝有編程軟件的手提電腦；也可以直接用安裝有step7(siemens的編程軟件)的pc來完成。而實現(xiàn)通訊(要編程首先要和plc的cpu通訊上)的要求主要在于接口：可以在pc上裝cp

20、5611卡上面有mpi口，可用電纜直接連接。加個pc適配器，把mpi口轉(zhuǎn)換成rs-232口后接到pc上。plc加cp343卡，使它具有以太網(wǎng)口。3.5 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟3.5.1 系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容(1)擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù)；(2)選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)；(3)選定 plc 的型號；(4)編制 plc 的輸入 / 輸出安排表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；(5)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言(常用梯形圖)進行程序設(shè)計；(6)了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設(shè)計，增加人與機

21、器之間的友善關(guān)系；(7)設(shè)計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件；(8)編寫設(shè)計說明書和使用說明書；根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當調(diào)整。 3.5.2 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟(1)深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求 被控對象就是受控的機械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的愛護和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。(2)確定 i/o 設(shè)備 根據(jù)被控對象對 plc 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出

22、設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。(3)選擇合適的 plc 類型根據(jù)已確定的用戶 i/o 設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的 plc 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 i/o 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。(4)安排 i/o 點安排 plc 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出安排表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 plc 程序設(shè)計，同時可進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。(5)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時

23、還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。(6)將程序輸入 plc當使用簡潔編程器將程序輸入 plc 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 plc 中去。(7)進行軟件測試程序輸入 plc 后，應(yīng)先進行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 plc 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。(8)應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在 plc 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則

24、應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)覺的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。(9)編制技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 plc 梯形圖。3.6 控制系統(tǒng)設(shè)計的流程圖控制系統(tǒng)設(shè)計的流程圖開始分析控制要求確定用戶i/o設(shè)備plc硬件系統(tǒng)配置安排i/o點繪制流程圖設(shè)計梯形圖程序輸入plc軟件測試測試正常整體測試滿足要求編制技術(shù)文件交付使用修改程序設(shè)計安裝控制柜現(xiàn)場施工連線如圖2 圖2控制系統(tǒng)設(shè)計的流程圖3.7 plc 硬件系統(tǒng)設(shè)計 (1)plc 型號的選擇在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了

25、解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 plc 進行控制。在控制系統(tǒng)規(guī)律關(guān)系較復(fù)雜(需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等)、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息治理(有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 pid 調(diào)節(jié)等)、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 plc 控制是很必要的。目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 plc 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟有用的目的。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。(2)對

26、輸入 / 輸出點的選擇盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。要先弄清除控制系統(tǒng)的 i/o 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 20 留出備用量(為系統(tǒng)的改造等留有余地)后確定所需 plc 的點數(shù)。另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ； plc 每個輸出點的驅(qū)動能力( a/ 點)也是有限的，有的 plc 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 plc 的同意輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等，在選型時要考慮這些問題。plc 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采納不同的電壓種

27、類和電壓等級，但這種 plc 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 plc 。(3)對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按( 3 5 )字 / 個估算；有運算處理時按( 5 10 )字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / (或輸出)一路模擬量約需( 80 100 )字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。最終，一般按估算容量的 50 100 留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的

28、設(shè)計者，選擇容量時留有裕量要大些。 (4)對 i/o 響應(yīng)時間的選擇 plc 的 i/o 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲(一般在 2 3 個掃描周期)等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， plc 和 i/o 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 i/o 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、格外是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。(5)根據(jù)輸出負載的特點選型不同的負載對 plc 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 plc 有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較廉價，承受瞬時過電

29、壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活(可交流、可直流)且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 plc 。(6)對在線和離線編程的選擇離線編程示指主機和編程器共用一個 cpu ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 plc 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， cpu 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 cpu ，主機的 cpu 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。

30、在線編程需購置計算機，并配置編程軟件。采納哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。(7)據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型若 plc 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 plc 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 plc 應(yīng)具有連接其他 plc 、上位計算機及 crt 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。(8)對 plc 結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同 i/o 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修便利(換模塊)，簡潔推斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 plc 的結(jié)構(gòu)形式。 (9)安排輸入 / 輸出點一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。安排好后，按系統(tǒng)配

31、置的通道與接點號，安排給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按規(guī)律關(guān)系接好線(如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián))，然后再接到輸入點。(10)確定 i/o 通道范圍不同型號的 plc ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 plc 型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可“張冠李戴”。一定參閱有關(guān)操作手冊。輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未安排模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1

32、： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排 plc 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，幸免重復(fù)使用。在了解了 plc 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制 plc 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。3.8 編程圖解法是靠畫圖進行 plc 程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、規(guī)律流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。 (1) 梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制 plc 程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很簡潔地就可以把原繼電器控

33、制電路移植成 plc 的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是最便利的一種編程方法。 (2) 規(guī)律流程圖法：規(guī)律流程圖法是用規(guī)律框圖表示 plc 程序的執(zhí)行過程，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系。規(guī)律流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程，用規(guī)律框圖表示出來形成系統(tǒng)的規(guī)律流程圖。這種方法編制的 plc 控制程序規(guī)律思路清楚、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確。規(guī)律流程圖會使整個程序脈絡(luò)清楚，便于分析控制程序，便于查找故障點，便于調(diào)試程序和維修程序。有時對一個復(fù)雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編程可能覺得難以下手，則可以先畫出規(guī)律流程圖，再為規(guī)律流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制 plc 應(yīng)用程序。 (3) 時

34、序流程圖法：時序流程圖法使首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖(即到某一個時間應(yīng)該進行哪項控制的控制時序圖)，再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，最終把程序框圖寫成 plc 程序。時序流程圖法很適合于以時間為基準的控制系統(tǒng)的編程方法。 (4)步進順控法：步進順控法是在順控指令的配合下設(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序，都可以分成若干個功能比較簡潔的程序段，一個程序段可以看成整個控制過程中的一步。從整個角度去看，一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制過程是由這樣若干個步組成的。系統(tǒng)控制的任務(wù)實際上可以認為在不同時刻或者在不同進程中去完成對各個步的控制。為此，不少 plc 生產(chǎn)廠家在自己的 plc 中增加了步進順控指

35、令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令便利地編寫控制程序。(5)經(jīng)驗法編程經(jīng)驗法是運用自己的或別人的經(jīng)驗進行設(shè)計。多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的經(jīng)驗，有的是來自自己的經(jīng)驗總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。 (6)計算機輔助設(shè)計編程計算機輔助設(shè)計是通過 plc 編程軟件在計算機上進行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分便利地在計算機上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分便利地在計算

36、機上進行程序的存取、加密以及形成 exe 運行文件。3.9 plc 軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟(1) 對系統(tǒng)任務(wù)分塊(2) 分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡潔的小任務(wù)。這樣就把一個復(fù)雜的大問題化為多個簡潔的小問題。這樣可便于編制程序。 (3) 編制控制系統(tǒng)的規(guī)律關(guān)系圖從規(guī)律關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一規(guī)律關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動作。這個規(guī)律關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準。規(guī)律關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。(4) 繪制各種電路圖繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱聯(lián)絡(luò)起來

37、。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 plc 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在格外條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。格外要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 plc 的輸入端，把高壓引入 plc 輸入端，會對 plc 造成比較大的損害。在繪制 plc 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到 plc 輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設(shè)計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 plc 進行控制便利、靈活。但是在電路的設(shè)計上仍然需要慎重、全面。因此

38、，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。(5) 編制 plc 程序并進行模擬調(diào)試在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 plc 程序了。當然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬試驗，這樣便于查找問題，便于準時修改，最好不要整個程序完成后一起算總帳。 (6) 制作控制臺與控制柜在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格一定滿足要求。設(shè)備的安

39、裝一定注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題一定妥當處理。(7) 現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場調(diào)試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計很難說不經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)覺控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)覺控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進行現(xiàn)場調(diào)試才能最終實地測試和最終調(diào)整控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。 (8) 編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒有問題了。這時就要全面整流技術(shù)文件，包括整理電路圖、 plc 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束。4液

40、壓升降工作臺的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計4.1 液壓升降機的硬件設(shè)計首先，整個液壓升降工作臺的骨架是用的鋼做成的，在作業(yè)臺的架上鋪厚30mm的木板，在復(fù)2mm的不銹鋼，作業(yè)臺的主骨架用8#槽鋼，輔助連接用40x40x5角鋼，四周側(cè)面全部用1。5鋼板包覆，所有的立柱底部均要封口，作業(yè)臺與樓梯用螺釘連接，邊角的毛刺去掉。液壓升降工作臺的基本尺寸和機構(gòu)詳見附錄1，附錄2 附錄3。其次正對整個液壓工作臺的工藝要求，選擇相關(guān)的器材，比如，液壓站，電磁換向閥，plc等。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計的時候我們呆遵循以下的步驟：液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下

41、步驟進行。(1) 確定液壓執(zhí)行元件的形式；(2) 進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；(3) 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 選擇液壓元件；(5) 液壓系統(tǒng)的性能驗算；(6) 繪制工作圖，編制技術(shù)文件。根據(jù)以上的步驟，確定液壓系統(tǒng)的選型，選型見附錄4電器柜的安裝時，我們應(yīng)該注意的是電器的布置和散熱的情況，在電器柜的里面我們要考慮三相電源的進線是怎么的進法，在此系統(tǒng)的設(shè)計中我們的進線選擇的從電器柜的底部進線，這樣便于電器的安裝，在安裝的時候我們選擇的電源開關(guān)要注意適應(yīng)周圍的環(huán)境，在安裝plc的時候，一定考慮到plc的散熱的問題，這樣的話 我們盡量把plc安裝的靠上面的地方，這樣的可以有效的散熱的，有必要的可以在電器柜的的側(cè)面安裝散熱的風扇或者冷風機等，在考慮到plc和電磁換向閥的供電的時候我們考慮倒是直流供電