壓塊機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、摘要本文介紹了壓塊機(jī)的液壓系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。壓塊機(jī)的液壓系統(tǒng)主要包括油箱、高壓泵、電動機(jī)、以及各種壓力閥等組成。本次設(shè)計(jì)首先設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)原理圖，并且詳細(xì)介紹了油路的走向及如何實(shí)現(xiàn)壓塊機(jī)的快進(jìn)、工進(jìn)、快退等動作。然后對其中的電動機(jī)、高壓泵、液壓缸以及各種壓力閥進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇合適的元件。本設(shè)計(jì)還設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)，對PLC進(jìn)行了深入的研究，根據(jù)設(shè)計(jì)好的液壓傳動原理圖，畫出控制流程圖；并根據(jù)設(shè)計(jì)確定的I/O點(diǎn)數(shù)，選用合適的可編程控制器，并且給出了I/O分配表和I/O接線圖，以及編寫了PLC控制系統(tǒng)的程序。關(guān)鍵詞：壓塊機(jī)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、PLC0 目錄 摘要11.緒論

2、31.1 課題研究的背景31.2 研究課題所做的工作42.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)42.1液壓技術(shù)的簡介52.2壓塊機(jī)工況分析62.3液壓系統(tǒng)圖及其工作原理72.3.1液壓系統(tǒng)圖：72.4液壓元件的選擇與計(jì)算92.4.1分析負(fù)載92.4.2液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算102.4.3 液壓泵設(shè)計(jì)計(jì)算112.4.4 閥類元件與輔助元件的選擇122.4.4.1 溢流閥122.4.4.2 電磁換向閥132.4.4.3順序閥132.4.5 雙聯(lián)葉片泵132.4.6 油箱143.PLC的選用和設(shè)計(jì)143.1.采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)143.2. 輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算143.2.1 控制功能的選擇143.3 PLC的控制設(shè)計(jì)153.

3、3.1 PLC控制工作原理163.3.2 I/O口的分配163.3.3 外部電路接線圖163.3.4 PLC梯形圖的概述183.3.5 PLC控制梯形圖183.3.6 根據(jù)梯形圖寫出以下程序21參考文獻(xiàn)23 1.緒論1.1 課題研究的背景隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，機(jī)械、液壓、電氣等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，擠壓機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，漸漸成為機(jī)械行業(yè)不可或缺的加工機(jī)械。目前擠壓技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于硬質(zhì)合金、食品工業(yè)及機(jī)械加工業(yè)等諸多領(lǐng)域。利用硬質(zhì)合金擠壓成型技術(shù)可生產(chǎn)截面積較小且長度較長的產(chǎn)品，如棒材、管材、帶材等。由于采用擠壓技術(shù)可以獲得沿長度方向密度均勻的產(chǎn)品，且生產(chǎn)效率高，因此在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中擠壓機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到普

4、及應(yīng)用。同時(shí)隨著擠壓機(jī)的發(fā)展，種類逐漸細(xì)化，其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，使擠壓機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中地位在不斷加強(qiáng)。而伴隨著資源、能源的缺乏和對環(huán)境保護(hù)要求的提高，越來越多的節(jié)能、減排產(chǎn)品投放到了市場，而金屬鋸屑擠壓機(jī)便是其中的一種，它可以將金屬鋸屑壓成塊再回爐，不僅減少了對環(huán)境的污染，而且給運(yùn)輸帶來了方便。在中國,金屬鋸屑擠壓機(jī)市場有很大的發(fā)展空間，有很高的投資價(jià)值，為保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源起到了舉足輕重的作用。因此，可以看出金屬鋸屑擠壓機(jī)具有很大的發(fā)展?jié)摿εc極好的市場。金屬鋸屑擠壓機(jī)的具體發(fā)展方向?yàn)椋?）智能化送料裝置送料量的多少及是否均勻，直接關(guān)系到屑塊的形狀、尺寸及松緊度?，F(xiàn)在金屬屑壓塊機(jī)大多無獨(dú)立送

5、料裝置或裝置達(dá)不到要求，導(dǎo)致屑塊形狀、尺寸及松緊度差異較大，為了達(dá)到均勻穩(wěn)定送料，可采用振動機(jī)重量檢測進(jìn)行控制。2）工藝性好與主機(jī)配合完美的金屬鋸屑擠壓機(jī)控制系統(tǒng)將會有所發(fā)展，它具有友好的人機(jī)界面，不占太多的工作空間，便于操作，便于維護(hù)，可大大減少操作工人的工作強(qiáng)度。3）良好的工作性能具有較低的噪聲、較小的能耗，在高速換向時(shí)，利用程序控制、軟件來實(shí)現(xiàn)對換向沖擊的緩沖。4）能夠?qū)崿F(xiàn)從進(jìn)料到出塊全自動的金屬鋸屑壓塊生產(chǎn)流水線。5）發(fā)展智能化金屬鋸屑擠壓機(jī)控制系統(tǒng)。6）應(yīng)配置屑塊智能稱重儀，使屑塊具有重量即時(shí)顯示、超重報(bào)警、累計(jì)重量、累計(jì)數(shù)量、班次產(chǎn)量等功能。7）發(fā)展機(jī)電液一體化金屬鋸屑擠壓機(jī)。屑塊

6、質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高是金屬鋸屑壓塊機(jī)的發(fā)展方向，現(xiàn)有使用金屬鋸屑壓塊機(jī)均成為單一的機(jī)械設(shè)備。可以綜合使用機(jī)械、液壓、電氣控制等技術(shù)，發(fā)展結(jié)構(gòu)緊湊，元件高度集成，使得液壓站的體積大大減小，減少連接管路、液壓元輔件，從而使可靠性相應(yīng)的提高。8）增加出料裝置配備出料裝置可以避免二次操作，從而節(jié)省了時(shí)間與勞動強(qiáng)度。9）高效率、低故障率，便于維修這就要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)盡可能的簡單，從而降低故障率，并且便于維修。同時(shí)要求液壓系統(tǒng)反應(yīng)速度快，行程短。設(shè)計(jì)須考慮到多塵和高溫等環(huán)境因素，以減少故障發(fā)生。10）全方位的監(jiān)控運(yùn)行控制系統(tǒng)。本次研究的金屬屑擠壓機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。只要有鋸切設(shè)備，鋸屑的產(chǎn)生就不可避免。如何處理、

7、回收鋸屑，尤其是銅、鋁材等貴金屬切屑，就成為一個(gè)必須考慮的問題。如果每天產(chǎn)生大量的鋸屑，依靠人工將鋸屑裝入翻斗車，需要較多人力，既影響環(huán)境，又不便于運(yùn)輸、回收。因此，金屬壓塊機(jī)的功用就顯得尤為重要，它不僅節(jié)約了資源，而且提高了工作效率。1.2 研究課題所做的工作1）問題的提出金屬鋸屑擠壓機(jī)是各個(gè)機(jī)械加工行業(yè)不可或缺的輔助設(shè)備。隨著機(jī)械加工行業(yè)不斷地發(fā)展，金屬的需求量逐年的增加，隨之產(chǎn)生了大量的金屬鋸屑，而對鋸屑的回收就顯得更加必要。這就需要有一種專門的工具進(jìn)行回收，而金屬鋸屑壓塊機(jī)的出現(xiàn)，使之得到了解決, 它不僅能節(jié)省成本，而且也能節(jié)約資源。本次課程設(shè)計(jì)所要解決的問題就是設(shè)計(jì)出這種鋸屑擠壓機(jī)的

8、液壓控制系統(tǒng)。2）解決問題所做的工作a.詳細(xì)分析金屬鋸屑液壓壓塊機(jī)的工作過程；并根據(jù)工作過程，設(shè)計(jì)能滿足工作要求的液壓控制系統(tǒng)。b.以設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)，畫出控制流程圖；并根據(jù)設(shè)計(jì)確定I/O點(diǎn)數(shù)，選用合適的可編程控制器，寫出I/O分配表，畫出I/O接線圖；編寫PLC控制系統(tǒng)的程序。 2.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1液壓技術(shù)的簡介一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機(jī)的機(jī)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(gè)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(dá))的作用是將液體的壓力

9、能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)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，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥等；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(jì)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。液壓由于其傳動力量大，易于傳遞及配置，在工業(yè)

10、、民用行業(yè)應(yīng)用廣泛。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化、微型化、智能化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制的技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)控制等開發(fā)性研究方面成就更大。液壓設(shè)備以其“柔性”的動力和單一的直線驅(qū)動力，使系統(tǒng)具有較長的生命和較高的工作效率，加上液壓設(shè)備與PLC結(jié)合很容易實(shí)現(xiàn)壓力、行程、速度及自動、半自動循環(huán)工作控制，已成為成型機(jī)械首選驅(qū)動方式。本次設(shè)計(jì)的金屬鋸屑壓塊機(jī)充分綜合這些特點(diǎn)，利用PLC控制液壓機(jī)械，將散碎的鋸屑擠壓成塊料。2.2壓塊機(jī)工況

11、分析圖 壓塊機(jī)的工序流程圖2.3液壓系統(tǒng)圖及其工作原理 2.3.1液壓系統(tǒng)圖：(1)過濾器；(2)大流量泵；(3)小流量泵；(4)電機(jī)；(5)順序閥；(6)單向閥；(7)溢流閥；(8)(9)三位四通電磁換向閥；(10)(11)壓力繼電器；(12)蓄能器；(13)平衡閥；(14)主液壓缸；(15)輔液壓缸（16）二位二通電磁換向閥（17）節(jié)流調(diào)速閥（18）溢流閥2.3.2工作原理快速回路由流量泵1和流量泵2組合提供，流量泵1為大流量泵，流量泵2為小流量泵，在快速運(yùn)動時(shí)，泵1輸出的油液經(jīng)過單向閥6與泵2輸出的油液共同向系統(tǒng)供油；工作行程時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，打開順序閥5使泵1卸荷，由泵2單獨(dú)向系統(tǒng)供油

12、，整個(gè)系統(tǒng)的工作壓力由溢流閥7調(diào)定。系統(tǒng)的執(zhí)行器為主液壓缸14和輔液壓缸15，兩缸的運(yùn)動方向分別由三位四通電磁換向閥8和9控制；壓力繼電器10用于輕壓到達(dá)要求之后開始保壓信號，壓力繼電器11用于重壓達(dá)到要求后，主缸開始后退少許的信號。立置的輔缸15由平衡閥13控制，以防該缸因自重自行下落。系統(tǒng)工作期間，當(dāng)負(fù)載小時(shí)，電磁鐵1YA通電時(shí)三位四通換向閥8切換向右位，大流量泵1和小流量泵2同時(shí)經(jīng)換向閥8向主缸14的無桿腔供油，主缸快速進(jìn)給；鋸屑壓緊到一定程度后，系統(tǒng)壓力上升，使外順序閥5打開，泵1卸荷，泵2單獨(dú)向主缸無桿腔供油，主缸由快速推進(jìn)變成慢速推進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對鋸屑的慢速擠壓；當(dāng)電磁閥2YA通電使

13、電磁閥8切換向左位時(shí)，雙泵同時(shí)經(jīng)電磁閥8向主缸的有桿腔供油，主缸快速退回。2.3.3壓塊機(jī)液壓系統(tǒng)的工序流程詳解1 輔缸壓下：按下啟動鍵，3YA得電，輔缸壓下到SQ42 主缸快進(jìn)：壓下SQ4，3YA失電，1YA和5YA得電，主缸快進(jìn)。3 主缸輕壓：壓下SQ5，5YA失電，1YA和壓力繼電器1得點(diǎn)電，主缸開始輕壓4 主缸保壓：當(dāng)主缸壓力到達(dá)壓力繼電器1的調(diào)定值后，1YA和壓力繼電器1失電，計(jì)時(shí)器1得電開始計(jì)時(shí)，主缸由蓄能器保壓5 主缸回退到位：當(dāng)計(jì)時(shí)器1計(jì)時(shí)完，即保壓時(shí)間到，計(jì)時(shí)器1失電，2YA得電主缸退回到SQ16 主缸重壓：壓下SQ1，2YA失電，1YA和壓力繼電器2得點(diǎn)電，主缸開始重壓7

14、主缸回退少許：當(dāng)主缸壓力到達(dá)壓力繼電器2的調(diào)定值后，1YA和壓力繼電器2失電，2YA得電，計(jì)時(shí)器2得電開始計(jì)時(shí)，主缸開始回退8 輔缸上升：當(dāng)計(jì)時(shí)器2計(jì)時(shí)完，即回退時(shí)間到，計(jì)時(shí)器2失電，2YA失電，4YA得電，輔缸開始上升到SQ39 主缸推出：輔缸壓下SQ3，4YA失電，1YA得電，主缸推出到SQ210 主缸退回到位：壓下SQ2，1YA失電，2YA得電，主缸退回到SQ111 輔缸壓下，進(jìn)入下一循環(huán)：壓下SQ1，2YA失電，3YA得電，輔缸壓下。2.3.4壓塊機(jī)液壓系統(tǒng)的工序流程圖匯總 輸出工序1YA2YA3YA4YA5YA計(jì)時(shí)器1計(jì)時(shí)器2 輔缸壓下-+-主缸快進(jìn)-+-主缸輕壓+-主缸保壓-+-主

15、缸退回到位-+-主缸重壓+-主缸退回少許-+-+輔缸上升-+-主缸推出+-主缸回退到位-+-輔缸壓下-+-2.4液壓元件的選擇與計(jì)算2.4.1分析負(fù)載(1)外負(fù)載 表2-1 按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件工作壓力表載荷/KN<5 5-10 10-20 20-30 30-50 >50工作壓力/M pa <0.8-1 1.5-2 2.5-33-4 4-5 >5-7 表2-2 按主機(jī)類型選擇液壓執(zhí)行元件工作壓力表設(shè)備類型磨床組合機(jī)床車床,銑床衍磨機(jī)床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械工程機(jī)械工作壓力/M pa<1.2<6.32-42-5<1010-1616-32取最大外負(fù)載Fg=1000

16、KN.(2)慣性負(fù)載機(jī)床工作部件總質(zhì)量m=1000kg,取t=0.2sFm=m*v/t=1000*0.05/0.2=250N(3)阻力負(fù)載機(jī)床工作部件對滑臺的法向力為: Fn=m*g=1000*9.81=9810N靜摩擦阻力:Fs=fs*Fn=0.2*9810N=1962N動摩擦阻力:Fd=fd*Fn=0.1*9810N=981N 表2-3 液壓缸各工作階段負(fù)載F.工況負(fù)載組成負(fù)載值F/N啟動F= fs*Fn1962加速F= fd*Fn+m*v/t1231快進(jìn)F= fd*Fn981工進(jìn)F= fd*Fn+Fg1000981快退F= fd*Fn9812.4.2液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算1.主要尺寸的確定（1）

17、缸筒內(nèi)徑D根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，從GB/T2348-2001標(biāo)準(zhǔn)中選取尺寸。（2）活塞桿直徑d對單桿活塞缸，d值可由D和v來決定，查GB/T2348-2001進(jìn)行圓整。2.液壓缸主要技術(shù)參數(shù)對單活塞桿缸：A2=F/m(P1*-P2)A1=*A2其中F-缸最大外負(fù)載1000KNP1-缸最大工作壓力16MpaP2-缸背壓，查表2-4,取3MpaPmin-缸空載啟動壓力，查表2-5,取0.3Mpam-液壓缸機(jī)械效率=0.96取=A1/A2=2 表2-4 背壓壓力系統(tǒng)類型背壓壓力/Mpa系統(tǒng)類型背壓壓力/Mpa中低壓系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2-0.5采用輔助泵補(bǔ)油的閉式油路系統(tǒng)1-1.5回

18、油路帶調(diào)速閥或背壓閥的系統(tǒng) 0.5-1.5采用多路閥的中高壓系統(tǒng)1.2-3 表25 液壓缸空載啟動壓力及效率活塞密封圈形式Pmin/MpamO,L,U,X,Y0.30.96V0.50.94活塞環(huán)密封0.10.985A2= F/m(P1*-P2)=1000000/0.96×（16*2-3）×1000000=0.036A1=*A2=2*0.036=0.072D=4*A1/=0.30md=0.707*D =0.21m3.液壓缸在不同工作階段的壓力，流量?？爝M(jìn)時(shí)：P1=(F/m+A2*p)/(A1-A2)=1.58Mpa Q=(A1-A2)*V1=0.0018 m³ P=

19、P1*Q=2844W工進(jìn)時(shí)：P1=(F/m+A2*P2)/A1=15.96Mpa Q=A1*V2=0.00072 m³ P=P1*Q=11462W快退時(shí)：P1=(F/m+A1*P2)/A2=6.03Mpa Q=A2*V1=0.0018 m³ P=P1*Q=11340W 表2-6液壓缸在不同工作階段的壓力流量表工況負(fù)載回油腔壓力P2/Mpa進(jìn)油腔壓力P1/Mpa輸入流量Q輸入功率P/W快進(jìn)981N1.55Mpa1.58mpa0.00182844工進(jìn)1000981N3Mpa15.96mpa0.0007211462快退981N3Mpa6.03mpa0.0018113402.4.3

20、 液壓泵設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸整個(gè)工作循環(huán)最大工作壓力為15.96Mpa,取油路壓力損失0.01Mpa,使壓力繼電器可靠工作，調(diào)整高出工作壓力0.03Mpa,即小流量泵最大工作壓力為：Pp1=15.96+0.01+0.03=16Mpa大流量泵在快進(jìn)，快退時(shí)才向液壓缸輸油，取進(jìn)油路上的壓力損失0.02Mpa,則大流量泵的最大工作壓力為： Pp2=6.03+0.02=6.05Mpa 液壓泵向缸輸入的最大流量為Q=（A1-A2）*V1=0.036*0.05*60*1000=108L/min,取泄漏系數(shù)Kl=1.07,則實(shí)際流量為116L/min.當(dāng)工進(jìn)時(shí)只有小流量泵向液壓缸輸油Q小=A1*V2=0.072*

21、0.01*60*1000=43.2L/min大流量泵只有快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸輸油Q大=108-43.2=64.8L/min溢流閥最小穩(wěn)定溢流量為3L/min,工進(jìn)時(shí)流量為30L/min,所以小流量泵流量規(guī)格最少為33L/min根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R23-47/66,即小流量液壓泵和大流量液壓泵的排量分別為：47 ml/r和66ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速Np=1000r/min時(shí)，若取液壓泵的容積效率為v=0.9,則液壓泵的實(shí)際輸出流量為：Qp=(47+66)*1000*0.9/1000=101.7L/min2.4.4 閥類元件與輔助元件的選擇 表2-7 元件的

22、型號及規(guī)格元件名稱額定流量額定壓力額定壓降型號，規(guī)格雙聯(lián)葉片泵47+66PV2R23-47/66三位四通電磁換向閥80外控卸荷閥單向閥63160.2AXQF-E10B二位二通電磁換向閥先導(dǎo)式溢流閥6316YF3-E10B單向閥6316<0.2AF3-Ea10B平衡閥63-<0.02XU-63*80-J濾油器壓力繼電器10HED1kA/102.4.4.1 溢流閥 穩(wěn)壓作用：溢流閥串聯(lián)在回油路上，溢流閥產(chǎn)生背壓運(yùn)動部件平穩(wěn)性增加。1.系統(tǒng)卸荷作用：在溢流閥的遙控口串接溢小流量的電磁閥，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，溢流閥的遙控口通油箱，此時(shí)液壓泵卸荷。溢流閥此時(shí)作為卸荷閥使用。2.安全保護(hù)作用：系統(tǒng)

23、正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時(shí)開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10%20%）。3.實(shí)際應(yīng)用中一般有：作卸荷閥用，作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，作高低壓多級控制閥，作順序閥，用于產(chǎn)生背壓（串在回油路上）。2.4.4.2 電磁換向閥變換閥心在閥體內(nèi)的相對工作位置，使閥體各油口連通或斷開，從而控制執(zhí)行元件的換向或啟停。1. 換向性能：在規(guī)定的工作條件下，電磁閥通電后能否可靠地?fù)Q向，斷電后能否可靠地復(fù)位。2. 壓力損失：電磁換向閥的壓力損失由液流流過電磁換向閥的閥口時(shí)產(chǎn)生的流動損失和節(jié)流損失組成。3.內(nèi)泄露量：電磁換向閥的內(nèi)

24、泄露量是指在規(guī)定的工作條件下，處于各個(gè)不同工作位置時(shí)，從高壓腔到低壓腔的泄露量。4. 換向和復(fù)位時(shí)間：從電磁鐵通電到閥芯換向終止所需要的時(shí)間，復(fù)位時(shí)間是指從電磁斷電到閥芯回復(fù)到初始位置所需要的時(shí)間。5. 換向頻率：在單位時(shí)間內(nèi)所允許的最大換向次數(shù)。6. 使用壽命：電磁閥使用到主要零部件損壞，不能進(jìn)行正常的換向和復(fù)位動作，或者使用到其主要性能指標(biāo)明顯惡化超過了規(guī)定指標(biāo)所經(jīng)歷的換向次數(shù)。2.4.4.3順序閥 順序閥主要是用來控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的先后順序。通過改變控制方式、卸油方式和二次油路的接法，順序閥還可以用作其他用途，如作背壓閥、卸荷閥、平衡閥用。1. 順序閥是利用油路的壓力來控制液

25、壓缸或液壓馬達(dá)順序動作，以實(shí)現(xiàn)油路系統(tǒng)的自動控制。當(dāng)進(jìn)口油路的壓力沒有達(dá)到順序閥所預(yù)調(diào)的壓力以前，此閥關(guān)閉；達(dá)到后，閥門開啟，油流進(jìn)入二次壓力油路，使下一級元件動作。它與溢流閥的區(qū)別，在于它通過閥門的阻力損失接近于零。2. 順序閥內(nèi)部裝有單向元件時(shí)，稱為單向順序閥，它可使油流自由地反向通過，不受順序閥的限制，在需要反向的油路上使用單向順序閥較多。3. 控制液壓缸或液壓馬達(dá)順序動作。直控順序閥或直控單向順序閥可用來控制液壓缸或液壓馬達(dá)順序動作。 4. 作普通溢流閥用。將直控順序閥的二次壓力油路接回油箱，即稱為普通起安全作用的溢流閥。 5. 作卸荷閥用。作蓄能器系統(tǒng)泵的自動卸荷

26、用。 6. 作平衡閥用。用來防止液壓缸及工作機(jī)構(gòu)由于本身重量而自行下滑。2.4.5 雙聯(lián)葉片泵雙聯(lián)葉片泵是由兩個(gè)單級葉片泵裝在一個(gè)泵體內(nèi)在油路上并聯(lián)組成。兩個(gè)葉片泵的轉(zhuǎn)子由同一傳動軸帶動旋轉(zhuǎn),有各自獨(dú)立的出油口,兩個(gè)泵可以是相等流量的,也可以是不等流量的。雙聯(lián)葉片泵常用于有快速進(jìn)給和工作進(jìn)給要求的機(jī)械加工的專用機(jī)床中,這時(shí)雙聯(lián)泵由一小流量和一大流量泵組成。當(dāng)快速進(jìn)給時(shí),兩個(gè)泵同時(shí)供油(此時(shí)壓力較低),當(dāng)工作進(jìn)給時(shí),由小流量泵供油(此時(shí)壓力較高),同時(shí)在油路系統(tǒng)上使大流量泵卸荷,這與采用一個(gè)高壓大流量的泵相比,可以節(jié)省能源,減少油液發(fā)熱。這種雙聯(lián)葉片泵也常用于機(jī)床液壓系統(tǒng)中需要兩個(gè)互不

27、影響的獨(dú)立油路中。2.4.6 油箱油箱容積按下式估算，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)=7，故其容積為 V=*Qp=7*101.7=711.9L按JB/T7938-1999規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值800L. 3.PLC的選用和設(shè)計(jì)3.1.采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)1）控制方式上看：電氣控制硬件接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能是很困難的；而PLC軟件接線，只需要改變控制程序就可以輕易改變邏輯或增加功能。2）工作方式上看：電氣控制并行工作，而PLC串行工作，不受約束。3）控制速度上看：電氣控制速度慢，觸電易抖動；而PLC通過半導(dǎo)體控制，速度很快，無觸點(diǎn)，故而無抖動之說。4）定時(shí)、計(jì)數(shù)上看：電氣控制精度不高，容易受環(huán)境溫

28、度變化影響，且無計(jì)數(shù)功能；PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，有計(jì)數(shù)功能。5）可靠、維護(hù)上看：電器控制觸點(diǎn)多，會產(chǎn)生機(jī)械磨損和電弧燒傷。接線也多，可靠、維護(hù)性能差；PLC無觸點(diǎn)，壽命長，且有自我診斷能力，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)方便。3.2. 輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)和類型應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量等輸入輸出設(shè)備情況（包括模擬量、開關(guān)量等輸入信號和需控制的輸出設(shè)備數(shù)目類型）來確定，一般一個(gè)輸入/輸出元件要占用一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。因此，I/O點(diǎn)數(shù)估算

29、是應(yīng)該考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)，在增加10%-20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。本次設(shè)計(jì)有9個(gè)輸入和5個(gè)輸出。3.2.1 控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通訊功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。1) 控制功能。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的只能輸入輸出單元完成所要求的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省儲存器容量。2) 編程功能。離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只是為編程器服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器完成到運(yùn)算模

30、式。CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低成本。但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)的CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)在控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。編程器在線編程的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新接收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便。在大型PLC機(jī)中常見到。3) 診斷功能。PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的

31、診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響維護(hù)時(shí)間。4)PLC機(jī)型的選擇。目前，在國內(nèi)眾多的生產(chǎn)了多種系列功能各異的PLC產(chǎn)品，使用眼花繚亂、無所適從。根據(jù)本次設(shè)計(jì)有9個(gè)輸入和6個(gè)輸出，在這里我們選擇日本立石公司生產(chǎn)的SYSMASC系列袖珍型C20P.3.3 PLC的控制設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律如圖4-1所示。圖4-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖是否符合投入運(yùn)行Y軟件設(shè)計(jì)分析工藝過程，明確控制要求選擇PLC軟件設(shè)計(jì)總裝調(diào)試硬件設(shè)計(jì)確定控制方案硬件設(shè)計(jì)NN 3.3.1 PLC控制工作原理啟動SB1,電機(jī)啟動，然后啟動SB2使得整個(gè)系統(tǒng)自動運(yùn)行起來

32、。在此工作期間主缸前進(jìn)輕壓一次，主缸保壓3秒鐘；時(shí)間到了再重壓一次，主缸后退少許，輔缸上升，而后主缸推出壓好的鋸屑塊完成一次循環(huán)；最后工作完成后點(diǎn)擊SB0停車。3.3.2 I/O口的分配根據(jù)控制要求進(jìn)行I/O的分配（見表4-1）。表4-1 I/O分配表輸入功能說明輸出功能說明SB00000停車按鈕YA0500主電機(jī)啟動SB10001啟動電機(jī)1YA0501主缸前進(jìn)SB20002啟動工作按鈕2YA0502主缸后退SQ10003主缸后退限位3YA0503輔缸下降SQ20004主缸前進(jìn)限位4YA0504輔缸上升SQ30005輔缸提升限位5YA0505主缸快進(jìn)SQ40006輔缸下降限位SQ50009主缸

33、快進(jìn)終止限位P10007輕壓限制P20008重壓限制3.3.3 外部電路接線圖輸入信號有按鈕、行程開關(guān)和壓力繼電器，輸出信號電磁鐵。根據(jù)控制要求及I/O分配表輸入輸出的分配，其電控系統(tǒng)硬件原理圖如圖所示：3.3.4 PLC梯形圖的概述 梯形圖是使用的最多的的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別是用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)成為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是他們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些儲存單元，每一繼電器與PLC存儲器中映象寄存器的一個(gè)存儲單元相對應(yīng)。該寄存單元如果為“1”的狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，長閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該寄存單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸電的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”成為編程元件。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線，在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為借用繼電氣電路圖分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線之