PLC課程設計：YA32—200四柱式萬能液壓機系統(tǒng)課件

1、中南大學機電工程學院YA32200四柱式萬能液壓機系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計班級： 機械0805 姓名： 學號： 指導老師： 目 錄一、YA32-200四柱式萬能液壓機的工作原理YA32-200四柱式萬能液壓機的結(jié)構(gòu)YA32-200四柱式萬能液壓機液壓系統(tǒng)的組成 YA32-200四柱式液壓機的液壓系統(tǒng)原理二、液壓機電繼電器-接觸器電氣控制設計 繼電器-接觸器電氣控制電路圖分析及設計 電氣元件的選擇三、液壓機可編程控制器系統(tǒng)的設計 PLC 控制系統(tǒng)的設計原則PLC控制系統(tǒng)的設計步驟 PLC選型PLC系統(tǒng)的接線外設元器件選擇PLC程序設計程序調(diào)試四、總結(jié)五、參考文獻中南大學機電工程學院一. YA32-2

2、00四柱式萬能液壓機的工作原理YA32200實物圖片1. YA32-200四柱式萬能液壓機的結(jié)構(gòu)液壓壓力機的英文名稱是hydraulic and oil press液壓壓力機又稱液壓成形壓力機，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設備。液壓壓力機主要是有機架、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加壓油缸、上模及下模，加壓油缸裝在機架上端，并與上模聯(lián)接，冷卻系統(tǒng)與上模、下模聯(lián)接。其特征在于機架下端裝有移動工作臺及與移動工作臺聯(lián)接的移動油缸，下模安放在移動工作臺的上面。液壓機的結(jié)構(gòu)類型有單柱式、三柱時、四柱式等形式，YA32200四柱萬能液壓機是四柱式的，它主要由橫梁、導柱、工作臺、上滑塊和下滑塊頂出機構(gòu)等部件組成

3、，結(jié)構(gòu)原理圖如圖1-1所示。5432167圖 1-1 四柱液壓機結(jié)構(gòu)原理圖1-床身 2-工作平臺 3-導柱 4-上滑塊5-上缸 6-上滑塊模具 7-下滑塊模具液壓機的主要運動是上滑塊機構(gòu)和下滑塊頂出機構(gòu)的運動，上滑塊機構(gòu)由主液壓缸(上缸)驅(qū)動，頂出機構(gòu)由輔助液壓缸(下缸)驅(qū)動。液壓機的上滑塊機構(gòu)通過四個導柱導向、主缸驅(qū)動，實現(xiàn)上滑塊機構(gòu)“快速下行慢速加壓保壓延時快速回程原位停止”的動作循環(huán)。下缸布置在工作臺中間孔內(nèi)，驅(qū)動下滑快頂出機構(gòu)實現(xiàn)“頂出返回停止”動作循環(huán)，如圖1-2所示。YA32200型四柱萬能液壓機是一種液壓機典型產(chǎn)品，其主液壓缸最大壓制力為2MN。該機的液壓系統(tǒng)采用普通液壓閥控制。

4、快速回程減速、加壓圖 1-2 液壓機的工作循環(huán)頂出退回下缸上缸停止保壓快進2.YA32200四柱式萬能液壓機液壓系統(tǒng)的組成YA32200系統(tǒng)中的液壓源為主泵3和輔泵1.主泵壓力由遠程調(diào)壓閥9設定。輔泵1為小流量定量泵，主要主用是作電液動換閥10和4的控制油源，其工作壓力由溢流閥2控制。系統(tǒng)的兩執(zhí)行元件為主缸和頂出缸，兩液壓缸的換向分別有電液動換閥4和10控制。液控單向閥14在主缸快速下行是開啟副油箱18向主缸充液。液控單向閥12用于主缸快速下行通路和快速回程通路，單向閥13為主缸慢速下行時回油。單向閥16用于主缸的保壓，閥15為帶阻尼孔的卸荷閥，用于主缸保壓結(jié)束后換向前主泵1的卸荷。節(jié)流閥7及

5、背壓閥6用于保持頂出缸下腔所需的力。閥5用于閥6阻塞時系統(tǒng)的安全保護。壓力繼電器用作保壓起始時的信號發(fā)出裝置。圖 1-3 液壓系統(tǒng)原理圖1-輔泵； 2、8-溢流閥； 3-主泵； 4、10-三位四通電液動換向閥； 5-安全溢流閥；6-背壓溢流閥；7-節(jié)流閥； 9-遠程調(diào)壓閥； 11-二位四通電磁換向閥； 12、14-液控單向閥； 13、16-單向閥； 15-卸荷閥； 17-壓力繼電器； 18-副油箱3. 四柱式液壓機的液壓系統(tǒng)原理主缸快速下行 按下啟動按鈕，1DT與5DT接通，閥10切換到右位，閥11切換到右位，輔泵1的控制壓力油經(jīng)閥11將液控單向閥12打開，此時主油路的流動路線為進油路：主泵3

6、換向閥10（右位）單向閥16主缸無桿腔回油路：主缸有桿腔液控單向閥12 換向閥10（右位） 換向閥4（中） 單向閥13此時主缸快速下降，泵3流量不足，閥14在液位高度與大氣壓的作用下打開，副油箱中的油液經(jīng)閥14進入主缸無桿腔。減速加壓 當主缸滑塊上的活動擋塊壓下行行程開關XK2，電磁鐵5DT斷電使換向閥11復位至左位，閥9關閉。此時無桿腔壓力升高，閥14關閉，主缸轉(zhuǎn)為慢速接近工件和加壓階段。系統(tǒng)油液的流動錄像為進油路：同快速下行回油路：主缸有桿腔單向閥13換向閥10（右位）換向閥4（中）油箱保壓延時 當主缸上腔的壓力達到設定值時，觸發(fā)繼電器17，使1DT斷電，閥6復位至中位，主缸上、下油腔封閉

7、，系統(tǒng)保壓，單向閥16保證了主缸上腔良好的密封性，主腔上腔保持高壓，保壓時間由時間繼電器調(diào)整，保壓階段只有液壓泵低壓卸荷，系統(tǒng)中無油液流動。主泵3換向閥10（中位）換向閥4（中位）油箱卸壓回程 保壓時間結(jié)束時，時間繼電器發(fā)出信號，使2DT通電，換向閥10換至左位，主缸進入回程階段。如果此時主缸上腔立即與回油想通，會引起振動和噪聲，所以必須先卸壓后回程。當換向閥10切換至左位后，主缸上腔還未卸壓，壓力很高，閥15開啟，因此有主泵3換向閥10（左位）閥15油箱此時主泵3在低壓下運行，尚不足以打開閥14的主閥芯，但能打開閥內(nèi)部的卸荷小閥芯，高壓油由卸荷小閥芯的開口泄回副油箱18，壓力逐漸降低至使閥1

8、5關閉為止。卸壓結(jié)束后，頂開閥14主閥芯，此時系統(tǒng)的油液流動路線為進油路：主泵3換向閥10（左位）單向閥9主缸有桿腔回油路：主缸無桿腔閥14副油箱18停止 主缸擋塊壓下XK1時，2DT斷電使換向閥10復位至中位，主缸活塞被該閥的M型機能的中位鎖緊而停止運動，回程結(jié)束，油液流動同保壓階段。頂出缸頂出缸的運動應與主缸實現(xiàn)互鎖。閥10處于中位狀態(tài)。頂出 當主缸擋塊碰到XK1時，3DT通電，換向閥4切換至左位，油液流動路線為進油路：主泵3換向閥10（中位）換向閥4（左位）頂出缸無桿腔回油路：頂出缸有桿腔換向閥4（左位）郵箱停止 頂出桿頂出，當擋塊碰到XK4時，斷開3DT，同時觸發(fā)時間繼電器。此時油的流

9、動同主缸停止時。返回 時間繼電器定時時間到后，接通4DT，換向閥4切換至右位，油液流動路線為進油路：主泵3換向閥10（中位）換向閥4（右）頂出缸有桿腔回油路：頂出缸無桿腔換向閥4（右）油箱返回至碰到行程開關XK5，4DT斷電。頂出缸再次停止工作。表1為3150KN通用液壓機的電磁鐵動作順序表動作程序1Y2Y3Y4Y5Y上缸快速下行+慢速加壓+保壓泄壓回程+停止下缸頂出+停止退回+二、液壓機電繼電器-接觸器電氣控制設計繼電器-接觸器電氣控制電路設計電氣元件自動控制能減輕操作人員的勞動強度，提高工作機械的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)手動控制難以完成的諸如遠距離集中控制。繼電器接觸器控制系統(tǒng)能夠

10、完成電氣元件的自動控制，而且結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。能夠滿足生產(chǎn)機械一般生產(chǎn)的要求，獲得了廣泛的應用。下面介紹YA32-200液壓系統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制和手動控制。（1）.繼電器-接觸器電氣控制電路圖根據(jù)設計要求，設計出如圖所示的繼電器-接觸器電氣控制電路圖。啟動電機按啟動按扭SB2，1KM得電吸合，其常開接觸器1KM閉合，電機啟動，泵供油，電磁鐵全部處于失電狀態(tài)，主泵2輸出的油經(jīng)三位四通電液換向閥10中位及閥4中中位流回油箱，空載啟動。主缸快速下行按啟動按扭3SB，1K得電吸合，其控制的常開常開1K閉合，電磁鐵YA、5YA先后得電，閥10換至右位，控制油經(jīng)閥11右位使液控單

11、向閥9打開，從而實現(xiàn)主缸快速下行。主缸減速壓制當上缸滑塊降至一定位置觸動行程開關2SQ后，其常閉觸點失電斷開，電磁鐵5YA失電，閥11處于原位，液控單向閥12關閉。主缸保壓延時當上缸上腔壓力達到預定值時，壓力繼電器KP吸合，其常閉開關KP斷開，使電磁鐵1Y失電，閥10回中位，上缸的上、下腔封閉，單向閥13和充液閥14使上缸上腔保壓，保壓時間由時間繼電器KT調(diào)整。主缸卸壓回程段保壓過程結(jié)束，時間繼電器KT發(fā)出信號，其控制的常開觸點KT閉合，中間繼電器2K得電吸合，電磁鐵2YA得電，閥10換至左位，同時常開觸點開關2K閉合，形成自鎖。主缸原位停止當上缸滑塊上長至觸動行程開關1SQ其常閉觸點失電斷開

12、，電磁鐵2YA失電，閥6處于中位，泵卸載。頂出缸頂出按下開關6SB,中間繼電器3K得電，電磁鐵3YA得電，換向閥4換至左位，從而實現(xiàn)頂出缸頂出。頂出缸退回按下按鈕7SB，電磁鐵3YA失電，4YA得電，換向閥4換至右位，下液壓缸活塞下行，退回。頂出缸停止當頂出缸壓倒行程開關4SQ或按下停止按鈕，電磁鐵4YA失電，換向閥4換至中位，泵2卸荷，頂出缸停止。（二）電氣元件的選擇序號 代 號 名 稱數(shù)量規(guī)格型號備注1M1電動機11Y160L-4額定功率為15KW，2M2電動機21Y90L-4額定功率為1.5KW3FU1熔斷器1RL1-60熔斷體額定電流為40A4FU2熔斷器1RL1-15熔斷體額定電流為

13、4A5FU3熔斷器1RL1-15熔斷體額定電流為4A6FU4熔斷器1RL1-15熔斷體額定電流為4A7QG電源總開關1HK1額定電流為 60A8Q照明燈開關1HK1額定電流為 15A9HL1HL5指示燈5AD1-22額定工作電壓為24V10ST1ST4行程開關4LX19-12111KT時間繼電器1JS7-2A220V交流220V121K5K中間繼電器5JZ7-44交流220V131YA5YA電磁鐵54V320-10直流24V142SB,3SB,5SB, 6SB,7SB起動按鈕5LA20-22D綠色指示燈151SB,4SB,8SB停止按鈕3LA20-22D紅色指示燈16KP壓力繼電器1TK-10

14、171KM接觸器1CJ20-40交流220V18TL1直流變壓器1BKZ-5A 220V19TL2變壓器1SBK/SG-50KVA21HW照明燈1PZ220-10交流220V三、液壓機可編程控制器系統(tǒng)的設計1、PLC 控制系統(tǒng)的設計原則（1）選用的PLC必須滿足被控對象的控制要求；（2）先用的PLC不僅要著眼于現(xiàn)在，還要適當?shù)乜紤]到將來發(fā)展的需要；（3）在滿足上述兩個前提的情況下，力求使該系統(tǒng)具有較好的性能價格比。2、PLC控制系統(tǒng)的設計步驟（1） 根據(jù)被控對象的控制要求，確定整個系統(tǒng)的輸入、輸出設備的數(shù)量，從而確定PLC的I/O點數(shù)， 包括開關量I/O、模擬量I/O以及特殊功能模塊等。（2）

15、充分估計被控對象和工廠今后發(fā)展的需要，所選的PLC的I/O點數(shù)應留有一定的余量。另外，在性能價格比變化不大的情況下，盡可能選用同類型中功能強的新一代PLC（3）確定選用的PLC機型。例如：對三菱公司的小型PLC來說，一般應選用FX系列PLC，而不選用F系列PLC。（4）建立I/O分配表，繪制PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出接線圖。（5）根據(jù)控制要求繪制程序流程圖。（6）根據(jù)GX軟件編制程序，并在GX軟件上進行軟元件模擬、調(diào)試。3.PLC選型針對以上YA32-200液壓機的控制要求，以及其本身的液壓控制系統(tǒng)的特點，結(jié)合了PLC硬件和輸入/輸出接口的特點列出PLC輸入/輸出地址分配表如下I/O地址分配輸

16、入信號輸出信號代號功能I點代號功能O點Q1停止X0主缸下行Y0SB1手動快速下行開關X1泄壓回程Y1SB2手動減速壓制X2下缸頂出Y2Q2照明燈X3下缸退回Y3SB3手動返回X4和Y1實現(xiàn)快速下行Y4Q3自動/手動選擇開關X5報警器Y5SB4手動頂出缸頂出X6指示燈Y10SB5手動頂出缸退回X7泵啟動Y11SB6手動啟動電機X10XK1行程開關XK1X11XK2行程開關XK2X12XK3行程開關XK3X13XK4行程開關XK4X14KP壓力繼電器X15YA32200四柱萬能液壓機控制系統(tǒng)的輸入輸出情況:控制按鈕輸入 6個 ,行程開關輸入 4個 ,壓力繼電器輸入 1個 ,手動開關3個，輸入點數(shù)共

17、 14個;指示燈/電磁閥輸出 5個 ,電機控制輸出 1個 ,照明燈輸出1個 ,報警控制輸出1個，輸出點數(shù)共 8個;考慮到經(jīng)濟等因素 ,選用FX1N-24MR-001型 PLC來實現(xiàn)對液壓機的控制 ,該 PLC有14點輸入 , 10點輸出 ,屬于繼電器輸出型 ,輸入輸出點數(shù)滿足要求并有一定的冗余。控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)液壓油的流向 ,按要求實現(xiàn)液壓機的各種動作。PLC接收熱繼電器、 行程開關、 控制按鈕、壓力繼電器等信號 ,對電磁鐵的通、 斷電控制，通過接觸器實現(xiàn)對電機的啟停等。4.PLC系統(tǒng)的接線液壓系統(tǒng)中位卸荷，故電機空載啟動，可以直接啟動，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低。當按下按鈕SB2時，接觸

18、器KM通電，主觸點閉合，電機啟動。PLC選擇為FX1N-24MR-001，采用直流電源DC24V?？刂戚斎胄盘柌捎每刂破鞅旧硖峁┑腄C24V電源，電磁鐵、信號燈及報警器輸出信號采用DC24V電源驅(qū)動，照明燈以及泵電機驅(qū)動接觸器采用AC220V驅(qū)動。更具要求設計的PLC輸入/輸出接線圖如下：5.外設元器件選擇 根據(jù)硬件電路設計要求，查閱機械設計手冊，制定下面的元器件明細表：PLC控制電器元件明細表序號代 號名 稱數(shù) 量型 號 規(guī) 格1QS1總電源開關1HD1-60/32MA1主泵電機1Y160L-43MA2輔助泵電機1Y90S-44FU1熔斷器1RL1-60/405FU2熔斷器1RL1-15/2

19、6FU3熔斷器1RL1-15/27FR1主泵電機熱繼電器1JR16-60 /3 45 A8FR2輔助泵電機熱繼電器1JR16-20 /3 2.4 A9KM液壓泵電機啟動接觸器1CJ12-10010T1直流變壓器1BK-150 380/24V12VC橋式整流器124 V13HL1HL5信號燈5AD0-11(XD11)14EL照明燈具1JC6-115S2照明燈開關1TCL_A6191DT5DT電磁閥524V20XK1XK5行程開關4LX31-221KP壓力繼電器接觸器1HED1K22SB1 SB6各功能按鈕6LA19-1123Q1Q3手動開關3S826c6.PLC程序設計程序流程圖如下開始手動電機

20、啟動自動工作正常運行報警完成工作停止結(jié)束手動操作完成工作NNN按開始開關YYYYN自動運行時的順序功能圖如下Y11M1Y0 Y4M2Y0M3T0M4Y1M5M6M7M0Y2T1Y3X5X1X12X15T0X11X13T1X14PLC梯形圖此為plc開始工作時，打開開關X3，照明燈由Y0控制亮起；當需要停止工作時，按下X0開關，Y0,Y1,Y2,Y3,Y4都將被復位，閥門電磁鐵失電停止工作，plc程序跳至結(jié)尾。閉合X5,液壓系統(tǒng)將自動運行，PLC進入自動運行系統(tǒng)程序。打開X5，則進入手動運行程序，同時復位自動運行程序中間繼電器的狀態(tài)自動程序中的啟動電機。電機啟動后，按下X1，接通M5，M10，電

21、磁鐵1DT、5DT得電。M32為液壓系統(tǒng)運行一個周期后循環(huán)的條件。T10起限時報警作用；當主缸碰到行程開關XK2時，接通X12，上一個狀態(tài)停止，接通M11，1DT繼續(xù)得電；系統(tǒng)壓力達到出發(fā)壓力繼電器時，X15接通，上一個狀態(tài)停止，定時器T0接通，T11起報警作用；T0定時到后接通常開觸點T0，M2得電，上一個狀態(tài)停止，液壓系統(tǒng)進入主缸回程階段；（M30作用：系統(tǒng)初試運行時，XK1處于接通狀態(tài)，X11導通，若沒m30，則頂出缸與主缸同時運動。）X11接通，M3接通，頂出缸頂出，T13限時報警。行程開關XK3導通，上一狀態(tài)停止，定時器T1打開，頂出缸頂出后停止5s；定時時間到后，接通M4頂出缸退回

22、。T14起報警作用；M32的作用同M30，使系統(tǒng)不至于在剛啟動時不按任何按鈕就啟動主缸。手動程序時啟動泵；主缸快速下行，當碰到行程開關XK2（X012）時停止，同時頂出缸在XK4位（X014）置和壓力繼電器壓力值（X015）過大時此按鈕失效；X11觸點代表當主缸在最高位時頂出缸才能運動；輸出信號；報警7.程序調(diào)試在G X-developer軟件中增添了PLC程序的離線調(diào)試功能，即仿真功能。通過該軟件可以實現(xiàn)在沒有PLC清況下照樣運行PLC程序，并實現(xiàn)程序的在線監(jiān)控和時序圖的仿真功能。將程序輸入G X-developer，轉(zhuǎn)換后啟動程序檢查檢查程序沒有語法錯誤后點擊啟動模擬PLC選擇在線菜單并單擊調(diào)試下的軟元件測試，出現(xiàn)圖示： 在上圖中的位軟元件中輸入指定的軟元件，并置ON或者OFF，關閉上圖對話框，觀察對應的軟元件的狀態(tài)。藍色為ON，白色為OFF。 一一調(diào)試輸入軟元件，觀察是否符合要求，若不符，則結(jié)束梯形圖邏輯測試，修改繼續(xù)調(diào)試。四、總結(jié) 本次課程設計完成了任務書上的任務，即YA32-200四柱式萬