液壓動(dòng)力滑臺(tái)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、液壓動(dòng)力滑臺(tái)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。本設(shè)計(jì)是在充分分析了液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理的基礎(chǔ)上，通過繼電器一接觸器控制與 PLC 控制方案的對(duì)比我選擇了 PLC 控制，根據(jù)控制要求選擇了 PLC 的型號(hào)，在硬件設(shè)計(jì)中畫出了 PLC 的外部接線圖；在軟件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了液壓動(dòng)力滑臺(tái) PLC 控制系

2、統(tǒng)的軟件流程圖和梯形圖，實(shí)現(xiàn)了控制要求。關(guān)鍵詞：液壓，動(dòng)力滑臺(tái)，PLC，控制目錄1. 前言2.第 1 章 概述5.1.1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的應(yīng)用5.1.2 繼電器接觸器控制與 PLC 控制方案的比較5.1.2.1 繼電器接觸器控制的優(yōu)缺點(diǎn)5. 1.2.2 PLC 在液壓動(dòng)力滑臺(tái)中的應(yīng)用6. 第 2 章 液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理6.2.1 功能結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及工作原理錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.第 3 章 液壓動(dòng)力滑臺(tái) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.3.1 硬件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。

3、.3.2 軟件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。. 3.2.1 軟件流程圖的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。. 3.2.2 梯形圖的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.結(jié)論錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.謝 辭錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。.參考文獻(xiàn)前言液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序12，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。它利用液壓傳動(dòng)

4、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)向前或向后的運(yùn)動(dòng)，由液壓缸的左右運(yùn)動(dòng)來拖動(dòng)滑臺(tái)在滑座上移動(dòng)，再由電氣控制系統(tǒng)控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的工作循環(huán)。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由電氣控制線路控制，由于這種控制線路的觸點(diǎn)多，接線復(fù)雜，可靠性低，靈活性差，功耗高，而且維修困難，其大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率影響了加工質(zhì)量，因此越來越滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的復(fù)雜多變的控制要求。現(xiàn)采用 PLC對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行控制，能很方便的實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，使用簡單，編程方便，可靠性高，通用性和靈活性強(qiáng)，采用 PLC 控制液壓系統(tǒng)完成基本的動(dòng)作液壓缸的自由進(jìn)退，從而實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。YT4543 型

5、液壓動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)一工進(jìn)二工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止六種工況。第 1 章概述液壓與氣壓傳動(dòng)1.1 液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.1.1 液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)1. 在同等體積下，液壓裝置比電氣裝置產(chǎn)生更高的動(dòng)力。在同等功率下，液壓裝置體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率的電動(dòng)機(jī) 12%左右。2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。3. 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá) 2000） ，它還可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行調(diào)速。4. 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，它對(duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)

6、或控制。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作，也能方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。5. 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無法辦到的。6. 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。7. 用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1. 由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏是不可避免的，所以液壓傳動(dòng)在工作過程中常有較多的能量損失。2. 工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。3. 為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求很高，因而價(jià)格較貴。4. 液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不

7、易找出原因。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1. 空氣可以從大氣中取得，同時(shí)，用過的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響，也不會(huì)污染環(huán)境。2. 空氣的粘度小，在管道中的壓力損失很小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。3. 因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為 0.30.8MPa） ，因此，對(duì)氣體元件的材料和制造精度上的要求較低。4. 氣體系統(tǒng)維護(hù)簡單，管道不易堵塞。5. 使用安全，并且便于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1. 由于空氣具有可壓縮的特性，因此運(yùn)動(dòng)速度的平穩(wěn)性不如液壓傳動(dòng)。2. 因?yàn)楣ぷ鲏毫^低和結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而氣壓傳動(dòng)裝置的總

8、推力一般不可能很大。3. 傳動(dòng)效率較低?？偟膩碚f，液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，而它們的缺點(diǎn)通過技術(shù)條件進(jìn)步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了恨得的改善。1.2 液壓系統(tǒng)實(shí)例液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工作要求，選用適當(dāng)?shù)囊簤夯净芈方?jīng)過有機(jī)組合而成。閱讀一個(gè)較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)圖，可分為以下幾個(gè)步驟：1. 了解機(jī)器設(shè)備的工作原理，從而了解機(jī)械設(shè)備的工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求;了解在工作循環(huán)中的各個(gè)工況對(duì)力、速度和方向這三個(gè)參數(shù)的要求。2. 初讀液壓系統(tǒng)圖，了解系統(tǒng)中包含那些元件，并且以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)分解為若干個(gè)子系統(tǒng)。3. 逐個(gè)分析每一個(gè)子系統(tǒng)，了解其執(zhí)行元件與相應(yīng)的閥、泵之間的關(guān)系和由那些

9、基本回路組成。參照電磁鐵動(dòng)作表和執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，理清其液流路線。4. 工作系統(tǒng)的安全性。5. 動(dòng)作效率。6. 在全面讀懂液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)所使用的基本回路的性能，對(duì)系統(tǒng)作綜合分析，歸納總結(jié)整個(gè)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，以加深對(duì)液壓系統(tǒng)的理解。組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。它能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等工序和工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動(dòng)作，可用來組成自動(dòng)線。YT4543 型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖 8-1 和圖 8-2 分別表示 YT4543 型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理和系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)表。這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的工作

10、循環(huán)是：“快進(jìn)一工進(jìn)二工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止?！睂?shí)現(xiàn)該工作循環(huán)的工作原理是：.1快進(jìn)按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵 1YA 得電，電磁先導(dǎo)閥 4 處于左位，使液動(dòng)換向閥3 閥芯右移，左位接入系統(tǒng)，其主油路為：進(jìn)油路：泵 1單向閥 2液動(dòng)換向閥 3 左位行程閥（常態(tài)位）液壓缸左腔?；赜温罚阂簤焊子仪灰簞?dòng)換向閥 3 左位單向閥 7行程閥 13（常態(tài)位）液壓缸左腔。由于動(dòng)力滑臺(tái)空載系統(tǒng)壓力低，液控順序閥 6 關(guān)閉，液壓缸成差動(dòng)連接，且變量泵 1 有最大輸出流量，滑臺(tái)向左快進(jìn)。.2一工進(jìn)快進(jìn)到預(yù)定位置，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥 13，使原來通過閥 13 進(jìn)入液壓缸無桿腔的油路切斷。此時(shí)閥 10 電磁鐵 3

11、YA 處于失電狀態(tài)，調(diào)速閥 8接入系統(tǒng)進(jìn)油路，系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥 6 打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小，直到與經(jīng)過調(diào)速閥 8 的流量相同為止。這時(shí)進(jìn)入液壓缸無桿腔的流量由調(diào)速閥 8 的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過液動(dòng)閥 3 后經(jīng)液控順序閥 6 和背壓閥 5 回油箱（兩側(cè)的壓力差使單向閥 7 關(guān)閉） 。滑臺(tái)以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng)。.3二工進(jìn)一工進(jìn)結(jié)束時(shí)，擋塊壓下行程開關(guān)，使電磁鐵 3YA 得電、經(jīng)閥 10 的通路被切斷。此時(shí)油液需經(jīng)調(diào)速閥 8 與 9 才能進(jìn)入液壓缸無桿腔。由于閥 9 的開口比閥 8 小、滑臺(tái)的速度減小，速度大小由調(diào)速閥 9 的開口決定

12、。.4死擋鐵停留當(dāng)滑臺(tái)二工進(jìn)終了碰上死擋鐵后，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。液壓缸無桿腔壓力升高、達(dá)到壓力繼電器 11 的調(diào)定值，壓力繼電器動(dòng)作，經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)，再發(fā)出信號(hào)，使滑臺(tái)退回，滑臺(tái)的停留時(shí)間可由時(shí)間繼電器調(diào)定。.5快退當(dāng)時(shí)間繼電器經(jīng)延時(shí)發(fā)出信號(hào)，2YA 得電，1YA、3YA 失電，閥 4 和閥 3處于右位。主油路為：進(jìn)油路：泵 1單向閥 2液動(dòng)換向閥 3 右位液壓缸右腔。出油路：液壓缸左腔單向閥 12液動(dòng)換向閥 3 右位油箱。由于此時(shí)為空載，系統(tǒng)壓力低，泵 1 的輸出的流量為最大，滑臺(tái)向右快退。.6原位停止當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，擋塊壓下原位行程開關(guān)，使電磁鐵 1YA、2YA 和3YA 都失電，閥

13、 4 和閥 3 處于中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，泵 1 通過閥 3 中位（M型）卸荷。YT4543 型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)特點(diǎn)YT4543 型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)包括以下一些基本回路：由限壓式變量葉片泵和進(jìn)油路調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路，電液換向閥的換向回路，由行程閥、電磁閥和液控順序閥等聯(lián)合控制的速度換接回路以及用中位為 M 型機(jī)能的電液換向閥的卸荷回路等。液壓系統(tǒng)的性能就由這些基本回路所決定。該系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1. 采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。它即滿足系統(tǒng)調(diào)速范圍大，低速穩(wěn)定好的要求，又提高了系統(tǒng)的效率。進(jìn)給時(shí)，在回油路上增加了一個(gè)背壓閥，這樣做一方面是

14、為了改善速度穩(wěn)定性（避免空氣滲入系統(tǒng)，提高傳動(dòng)剛度） ，另一方面是為了使滑臺(tái)承受一定的與運(yùn)動(dòng)方向一致的切削力。2. 采用限壓式變量泵和差動(dòng)連接兩個(gè)措施實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，這樣既能得到較高的快進(jìn)速度，又不致使系統(tǒng)效率過低。動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度均為最大進(jìn)給速度的 10 倍，泵的流量自動(dòng)變化，即在快速行程時(shí)輸出最大流量，工進(jìn)時(shí)只輸出與液壓缸需要相適應(yīng)的流量，死擋鐵停留時(shí)輸出補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏所需的流量。系統(tǒng)無溢流損失，效率高。3. 采用行程閥和液控順序閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，轉(zhuǎn)換的位置精度比較高。至于兩個(gè)工進(jìn)之間的換接則由于兩者速度都降低，采用電磁閥完全能保證換接精度。1.1 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的應(yīng)用液壓動(dòng)力

15、滑臺(tái)是組合機(jī)床用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床中已得到廣泛的應(yīng)用。 液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。配置相應(yīng)的動(dòng)力頭、主軸箱及刀具后可以對(duì)工件完成各種孔加工、端面加工等工序，它的性能直接關(guān)系到機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣。為了滿足不同工藝方法的要求，動(dòng)力滑臺(tái)除提供足夠大的進(jìn)給力外，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)工進(jìn)停留快退原位停止”等工作循環(huán)。其中，除快進(jìn)和快退的速度不可改變外，用戶可根據(jù)工藝要求，對(duì)工進(jìn)速度的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液壓動(dòng)力滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，配上電氣后實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)工作循環(huán)容易，又可以很方便地對(duì)工進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中尤以 Y

16、T4543 型液壓動(dòng)力滑臺(tái)應(yīng)用最廣。液壓傳動(dòng)，具有功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、有利于系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的簡化和實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，因而在一些中、大型機(jī)床中應(yīng)用廣泛。但由于國內(nèi)液壓技術(shù)水平及液壓傳動(dòng)本身的缺陷，如油液的可壓縮性 、泄漏等，許多液壓機(jī)床都存在液壓動(dòng)力滑臺(tái)精度不高、柔性差和控制水平不高的問題。液壓動(dòng)力滑臺(tái)，作為廣為使用的基礎(chǔ)件，如何充分利用其優(yōu)勢(shì)，克服或改善其不足，是一個(gè)急需解決的問題。自 80 年代中期以來，國內(nèi)外開始將微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，用來改進(jìn)、發(fā)展和拓寬液壓技術(shù)的水平及其應(yīng)用范圍，液壓動(dòng)力滑臺(tái)的性能得到了一定的改善提高。1.2 繼電器接觸器控制與 PLC 控制方案的比較繼電器接觸器控制的優(yōu)缺點(diǎn)液壓動(dòng)力滑臺(tái)傳統(tǒng)上多用繼電器接觸器控制，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、 易于掌握、價(jià)格便宜等。在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣。但是這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗點(diǎn)較多、功能少，特別是由于它靠硬接線構(gòu)成系統(tǒng)， 接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對(duì)象改變時(shí)，原有的接線和控制盤( 柜 ) 就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差34。1.2.2 PLC 在液壓動(dòng)力滑臺(tái)中的應(yīng)用隨著制造業(yè)的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性和靈活性的要求越來越高，傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制由于其自身的缺陷將越來越不適應(yīng)生產(chǎn)的需要。PLC 是可編