油缸液壓回路培訓(xùn)講學(xué)

1、油缸液壓回路機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介l 組合機(jī)床是由通用部件和某些專用部件所組成的高效率和自動(dòng)化程度較高的專用機(jī)床。它能完成鉆、鏜、銑、刮端面、倒角、攻螺紋等加工和工件的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等動(dòng)作。l 動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床的一種通用部件。在滑臺(tái)上可以配置各種工藝用途的切削頭，例如安裝動(dòng)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(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)上可以實(shí)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(jìn)-一工進(jìn)-二工進(jìn) -死擋鐵停留-快退 -停止。完成這一動(dòng)作循環(huán)的動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵供油，并使液壓缸差動(dòng)聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。由電液換向閥換向，用行

2、程閥、液控順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，用二位二通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)一工進(jìn)和二工進(jìn)之間的速度換接。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求l 熟悉液壓元件，電氣元件和可編程控制器的性能、結(jié)構(gòu)原理。l 能根據(jù)提供的元件和可編程控制器設(shè)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)，可參照油缸 “快進(jìn)-一工進(jìn)-二工進(jìn)-停留-快退-原位停止”的速度控制和往復(fù)位移控制方案，也可自行選題。l 掌握OMRON公司的CPM2A可編程控制器電氣連接方法和梯形圖編程軟件CX-Programmer的編程方法，并利用該軟件在線調(diào)試程序。l完成一個(gè)從方案設(shè)計(jì)、油路設(shè)計(jì)、電氣控制回路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)到油路、電氣控制回路的組裝、連接以及系統(tǒng)調(diào)試、優(yōu)化等涵

3、蓋工程設(shè)計(jì)實(shí)施全過(guò)程的訓(xùn)練。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l本實(shí)驗(yàn)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(dòng)作循環(huán)快進(jìn)快退工進(jìn)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心圖2 液壓系統(tǒng)原理圖實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心節(jié)流閥串聯(lián)速度換接回路電氣接線圖5432COMCOMCOMCOM+ -COM01 03 05 07 091101 03NC00 02 04 06 08 10 0004 NC020CH1CH24VDC01 03 05 07 09 11COM00 02 04 06 08 10NCCHNCCOMNC00COMCOM01020405070306COMCHNC 00 01 02 0

4、4 05000702NCCOM030601 0310CH11CH20EDR1CPM2A+V-VNL24V220VINOUT05接近開(kāi)關(guān)11121011-SB1 泵站啟動(dòng)2-SB2 單周期觸發(fā)3-SB3 急停4-SB4 循環(huán)觸發(fā)5-SB5 手動(dòng)快退復(fù)位1YA 三位四通(換)2YA 三位四通(直)3YA 二位二通內(nèi)部已接好4YA 二位二通紅色: 黃色B: 蘭色實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備n機(jī)電液綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái) 一臺(tái)n液壓泵站（含油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)等） 一套n五通接頭 若干n油管（含快換接頭） 若干n油缸、三位四通換向閥，溢流閥 各一個(gè)n兩位兩通換向閥，節(jié)流閥 各二

5、個(gè)n電源板（含空氣開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)、計(jì)時(shí)器ZN48-FX、AC360V、AC220V電源） 一個(gè)nPLC主機(jī)板（含DC24V電源、CPM2A主機(jī)單元、CPM1A-20EDR1擴(kuò)展單元） 一個(gè)n可編程控制器輸入板（含按鈕開(kāi)關(guān)、熱繼電器、交流接觸器） 一個(gè)n計(jì)算機(jī)（附帶RS232數(shù)據(jù)線一根） 一臺(tái)n霍爾傳感器（即行程限位開(kāi)關(guān)） 四個(gè)n導(dǎo)線（強(qiáng)電、弱電） 若干n直尺 一根機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1、PLC概述概述lPLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller）,它實(shí)際上是一種工業(yè)控制微機(jī)，其組成如圖：機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1

6、、PLC概述概述l一般的CPU單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1、PLC概述概述lPLC的工作很像一個(gè)繼電器系統(tǒng)，其工作等效繼電器系統(tǒng)見(jiàn)下圖 ：機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1、PLC概述概述lPLC的工作方式為周期掃描各端口，再逐條執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)周期自動(dòng)控制。其每個(gè)周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出采樣三個(gè)階段。下圖為PLC周期工作方式。l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(hào)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(duì)應(yīng)，而且即使程序執(zhí)行期間，輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生變化

7、。l輸入采樣結(jié)束后轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。PLC的用戶程序決定了其輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的具體關(guān)系。組成程序的每條指令都有順序號(hào)，在PLC中稱為步序號(hào)，指令按步序號(hào)依次存入存儲(chǔ)單元。程序執(zhí)行期間，在無(wú)跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，地址記數(shù)器順序?qū)ぶ?，依次指向每個(gè)存儲(chǔ)單元，控制器順序執(zhí)行這些指令。l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(zhuǎn)存到輸出鎖存器，驅(qū)動(dòng)輸出線圈，形成PLC實(shí)際輸出。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1、PLC概述概述lPLC工作過(guò)程示意圖如下 ：機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 1、PLC概述概述l日本立石的OMRON CPM2A可

8、編程控制器是一種緊湊的、高速的、擴(kuò)展性好的PLC。我們本實(shí)驗(yàn)中用到的PLC CPU主機(jī)模塊的型號(hào)為：OMRON CPM2A-30CDT-D，它是由30個(gè) I/O點(diǎn)組成的獨(dú)立CPU單元，I/O擴(kuò)展單元型號(hào)為： OMRON CPM1A-20EDR1，它是一個(gè)20點(diǎn)的I/O單元。lOMRON CPM2A-30CDT-D的CPU主機(jī)模塊提供的I/O輸入電壓電流最大為24V-300mA，而OMRON CPM1A-20EDR1的I/O擴(kuò)展單元提供的輸出電壓電流最大可為250V-2A，其性能指標(biāo)可參看相關(guān)的資料。l綜合考慮實(shí)驗(yàn)的需求我們可用OMRON CPM2A-30CDT-D的CPU主機(jī)模塊及OMRON

9、CPM1A-20EDR1的I/O擴(kuò)展單元來(lái)輸入各開(kāi)關(guān)量，對(duì)于輸出的我們采用OMRON CPM1A-20EDR1的I/O擴(kuò)展單元控制各電磁鐵和繼電器的線圈。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 2、渦流傳感器：、渦流傳感器：l我們知道，金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種電流的流線在金屬體內(nèi)自行閉合，通常稱為電渦流（Eddy current）。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分磁場(chǎng)能量，從而使激勵(lì)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(yīng)的。l電渦流式傳感器不但具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、體積較小等優(yōu)點(diǎn)，而且又具有非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。電渦流傳

10、感器可用來(lái)測(cè)量振動(dòng)、位移、厚度、轉(zhuǎn)速、表面溫度、硬度等參數(shù)，還可以進(jìn)行無(wú)損探傷。l電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，其核心是一個(gè)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。l本系統(tǒng)應(yīng)用渦流傳感器完成油缸定位檢測(cè)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(dòng)，當(dāng)油缸活塞桿接近不同的渦流傳感器時(shí)，傳感器就分別輸出的控制信號(hào)，這些控制信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸出到PLC的輸入端，完成油缸位置控制。l本試驗(yàn)中用到的渦流傳感器的接法如下： 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí) 2、渦流傳感器：、渦流傳感器：l本試驗(yàn)中用到的渦

11、流傳感器的接法如下： 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 一、檢查、熟悉實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備：一、檢查、熟悉實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備：l熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的所有實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備的性能、用法。l電源板：實(shí)驗(yàn)中使用的電源板是多功能輸出電源板，它包含空氣開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)、計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器（ZN48-FX）的AC220輸入已經(jīng)連好，不需再連。由于實(shí)由于實(shí)驗(yàn)有強(qiáng)電連接，為了保證人身安全和實(shí)驗(yàn)器材的完好，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)之前詳細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，驗(yàn)有強(qiáng)電連接，為了保證人身安全和實(shí)驗(yàn)器材的完好，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)之前詳細(xì)閱讀

12、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，未經(jīng)指導(dǎo)老師檢查、允許之前切不可擅自通電！違者承擔(dān)一切后果！未經(jīng)指導(dǎo)老師檢查、允許之前切不可擅自通電！違者承擔(dān)一切后果！lPLC主機(jī)板：該主機(jī)板包含AV220V輸入、DC24V電源輸出、OMRON CPM2A-30CDT-D CPU主機(jī)單元、CPM1A-20EDR1擴(kuò)展單元。對(duì)PLC的具體接線參照系統(tǒng)電氣控制回路原理圖及輸入輸出接線說(shuō)明表。由于PLC是精密設(shè)備，在連線時(shí)一定要準(zhǔn)確，輸入、輸出的接線最好用不同顏色的導(dǎo)線進(jìn)行區(qū)分。接線完成后一定要在指導(dǎo)老師檢查之后才可通電！l可編程控制器輸入板：本實(shí)驗(yàn)使用的是專門(mén)針對(duì)PLC的開(kāi)關(guān)控制量設(shè)計(jì)的帶有16個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)的輸入板。還包括了對(duì)油泵電機(jī)

13、進(jìn)行控制和保護(hù)的熱繼電器、交流接觸器。l限位開(kāi)關(guān)：即渦流傳感器，或接近開(kāi)關(guān)，發(fā)出控制信號(hào)，送入PLC的輸入端。其接法參考上面的圖示。1.計(jì)算機(jī)（附帶RS232數(shù)據(jù)線一根）:利用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)PLC的梯形圖程序，并通過(guò)RS232數(shù)據(jù)線傳送到PLC中執(zhí)行。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 二、二、 組接電路：組接電路：n本實(shí)驗(yàn)的電氣控制回路比較復(fù)雜，而且涉及強(qiáng)電、弱電的混合連接，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也比較精密，這就要求我們接線時(shí)一定要仔細(xì)檢查，切不可在未檢查確認(rèn)無(wú)誤之前通電。n（1）主電路連接：）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(xiǎn)和空氣開(kāi)關(guān)，交流接

14、觸器和熱繼電器在可編程控制器輸入板上（內(nèi)部已接好）。n（2）控制電路連接：）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(kāi)來(lái)，切不可接錯(cuò)。n注：注：PLC內(nèi)部的電壓是內(nèi)部的電壓是DC24V，在，在PLC主機(jī)板上已經(jīng)接好。主機(jī)板上已經(jīng)接好。nPLC的輸入控制電壓都是DC24V，采用共陽(yáng)接法，所有輸入端的COM端子都接至DC24V的+極，控制開(kāi)關(guān)應(yīng)串在DC24的-極與PLC的輸入端子之間。n應(yīng)特別注意渦流傳感器的接法，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。nPLC的輸出接線比較復(fù)雜，應(yīng)特別注意！的輸出接線比較復(fù)雜，應(yīng)特別注意！在油路調(diào)試完成、讀懂電氣控制回路原理圖之

15、前切不可接線！輸出接線分二種情況：第一：控制油泵電機(jī)的交流接觸器的線圈，其電壓為DC24V，接口地址為12.03，與它串聯(lián)的PLC輸出COM端應(yīng)接至DC24V；第二：換向閥的線圈，其電壓為DC24V，接口地址為12.01、12.00、12.02、12.04，與它串聯(lián)的PLC輸出COM端應(yīng)接至DC24V； n在電路連接過(guò)程中應(yīng)對(duì)照電氣控制回路原理圖和輸入、輸出接線說(shuō)明，連接完畢一定要進(jìn)行多次校對(duì)、確認(rèn)。n實(shí)驗(yàn)完成之后，拆除電路，將器材清點(diǎn)無(wú)誤后，放回原處，并通知指導(dǎo)老師檢查。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 三、三、PLC編程：編程：nPLC編程是一項(xiàng)較復(fù)雜的工作，在編程之前應(yīng)閱

16、讀OMRON CPM2A的操作手冊(cè)和編程手冊(cè)；理解PLC接口地址的含義和梯形圖表示的意義；熟悉編程軟件CX-Programmer的編程界面和編程方法；掌握幾種重要的編程指令。n日本立石的OMRON CPM2A 可編程控制器的編程指令十分豐富，但本實(shí)驗(yàn)所用到的指令不多，大致有以下幾條：n梯形圖指令：裝入 LD；裝入非 LD NOT；與 AND；與非 AND NOT；或 OR；與裝入 AND LD；或裝入OR LD。n位控制指令：輸出OUT；取反輸出OUT NOT；移位寄存器SFT（10）；置位SET；復(fù)位RSET；保持KEEP(11)。n順序控制指令：空操作NOP(00)；終止END(01)；跳

17、轉(zhuǎn)JMP(04)；跳轉(zhuǎn)終止JME(05)。n定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令：定時(shí)器TIM；計(jì)數(shù)器CNT；可逆計(jì)數(shù)器CNTR(12)；高速定時(shí)器TIMH(15)。n其他指令在本實(shí)驗(yàn)中少有涉及，故不贅述。讀者有興趣可參考相關(guān)的資料。 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程：四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程：l系統(tǒng)的控制程序較復(fù)雜，因此在編程之前一定要根據(jù)自己設(shè)計(jì)的動(dòng)作，繪制控制流程框圖。l以下控制流程圖可供參考 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程單周期觸發(fā)子程序控制流程圖機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控

18、制流程四、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程循環(huán)觸發(fā)子程序控制流程圖機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 五、編寫(xiě)、初調(diào)程序五、編寫(xiě)、初調(diào)程序l根據(jù)設(shè)計(jì)的要求編寫(xiě)自己的梯形圖控制程序，編譯完畢后通過(guò)計(jì)算機(jī)傳送到PLC中。在新建PLC程序時(shí)注意選擇:設(shè)備型號(hào)為CPM2*、網(wǎng)絡(luò)類型為SYSMAC WAY、驅(qū)動(dòng)器端口名稱為COM2、波特率為9600，其余的設(shè)置為缺省。在傳送PLC程序之前應(yīng)注意設(shè)置好PLC的通信開(kāi)關(guān)為ON(通信開(kāi)關(guān)在PLC的RS232接口旁邊)。再讓PLC與計(jì)算機(jī)保持連接，使PLC在線工作。最后傳送完畢后可以在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。如下圖： 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)

19、容 五、編寫(xiě)、初調(diào)程序五、編寫(xiě)、初調(diào)程序在編程時(shí)可以參考指導(dǎo)教師提供的程序 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 五、編寫(xiě)、初調(diào)程序：五、編寫(xiě)、初調(diào)程序：調(diào)試步驟：調(diào)試步驟：n檢查接線，打開(kāi)總電源，接通AC220V電源(不可接通AC380V!)。n連接RS232數(shù)據(jù)線，打開(kāi)PLC通信開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)備傳送程序。使PLC在線工作，傳送編譯好的程序。編程軟件CX-Programmer會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換PLC的狀態(tài)，由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)到程序傳送狀態(tài)，程序傳送完畢又轉(zhuǎn)換回運(yùn)行狀態(tài)，最后切換到監(jiān)視狀態(tài)。n初調(diào)。注意：在調(diào)試程序時(shí)一定不能接通油泵電機(jī)的電源！注意：在調(diào)試程序時(shí)一定不能接通油泵電機(jī)的電源！接通1.00

20、,（SB1）此時(shí)PLC輸出端的12.03指示燈應(yīng)該點(diǎn)亮；接通0.00(SB2), PLC輸出端的12.00、12.02指示燈應(yīng)該點(diǎn)亮；接通0.06(SB5), PLC輸出端的12.01、12.02指示燈應(yīng)該點(diǎn)亮；接通0.04(SB3)， PLC輸出端所有的指示燈都應(yīng)該熄滅。至此程序初調(diào)完成。n總調(diào)。我們?cè)谕瓿汕懊娴挠吐氛{(diào)試、以及程序初調(diào)后，就可以開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)的總調(diào)。讓油缸按照設(shè)計(jì)的動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。再次確認(rèn)油路和電路無(wú)誤后。打開(kāi)AC380V和AC220V電源開(kāi)關(guān)。接通1.10（SB1）,此時(shí)PLC輸出端的12.03指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)油泵電機(jī)啟動(dòng)；接通0.00(SB2), PLC輸出端的12.00、12.02指示燈同時(shí)點(diǎn)亮，油缸快