千斤顶液压缸加工机床电器系统设计.doc

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1、目录目录前言第一章 千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设计内容1、机床概述2、控制要求3、机床结构及工作循环第二章 千斤顶加工机床电器控制系统总体设计过程 1、总体方案说明 2、控制系统原理图设计 3、系统单元电路组成 4、硬件接线图 5、状态转移图 6、梯形图7、语句表8、程序的实现课程设计总结致谢参考文献附录第 7 页 共 30 页前言前言组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效率专用机床。它能完成钻、扩、铰、铣和工件的转位、定位、夹紧、输送等工序，可以用来组成加工自动线。为了缩短加工的辅助时间，满足各工序的进给速度要求，组合机床液压系统必须具有良好的换接性能与调速特性。因此它是一种以速

2、度变换为主的液压系统，它的控制系统大多采用机、液、电气相结合的控制方式。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。 解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业

3、也和其它工业一样，发展很快。20 世纪 50 年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。

4、液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。 液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。 液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的

5、装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。 第一章 千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设总体设计过程第一章 千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设计内容一、机床概述：本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。机床的工作程序是： 工件定位 人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位 工件夹紧 零件定位后，延时15S，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入

6、位。 滑台入位 滑台带动动力头一起快速进入加工位置 加工零件 左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30S后停转，快速退回原位。 滑台复位 左右动力头退回原位后，滑台复位。夹具松开 当滑台复位后夹具松开，取出零件以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求如下表：YV1YV2YV3YV4YV5定位夹紧入位工进退位复位放松二、控制要求左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同时运转。只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力(压力继电器检测)后，才能进行其他的控制。机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。要求有必要的电器连锁与保护，还有显

7、示与安全照明。控制信号说明如表3所示。 输 入输 出符号说 明符号说 明SA1-1机床半自动循环控制转换开关KM1动力头M1、冷却泵M2接触器SA2-1手动定位控制转换开关KM2液压泵M3接触器SA3-1手动入位控制转换开关YV11#电磁阀SA3-2手动工进控制转换开关YV22#电磁阀SA3-3手动退位控制转换开关YV33#电磁阀SB1动力头M1、冷却泵M2起动按钮YV44#电磁阀SB2动力头M1、冷却泵M2停止按钮YV55#电磁阀SB3液压泵M3起动按钮HL1动力头M1、冷却泵M2运行指示SB4液压泵M3停止按钮HL2液压泵M3运行指示KM1动力头M1、冷却泵M2运行信号HL3半自动循环工作

8、指示KM2液压泵M3运行信号HL4定位指示FR1动力头M1、冷却泵M2过载信号HL5入位指示KP压力继电器油压检测信号HL6工进指示SQ动力头工进终点位置检测信号HL7退位指示HL8故障指示三、机床结构及工作循环千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台的左、右两动力头同时进行加工切削，机床属于双面单工位组合机床。千斤顶液压缸两端面加工机床由两个液压滑台、动力箱、固定式夹具、底座、床身和液压站等部件组成。千斤顶液压缸两端面加工的工作循环如图所示，加工时，将工件放在工作台上并加紧，当工件加紧后发出加工命令，左、右滑台开始快进，当接近加工位置时，左、右滑台变为工进进给，直到加工完成后再快退返回。至

9、原来左、右滑台分别停止，并将工件放松取下，工作循环结束。即工作循环如下：工件定位 工件夹紧 滑台入位 加工零件 滑台复位 夹具松开。第二章 千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设总体设计过程第二章 千斤顶加工机床电器控制系统总体设计过程一、 总体方案设计1、 I/O点数确定及PLC机型选择由上述控制要求可知系统可采用自动工作方式，也可以采用手动工作方式.输入有14点，输出有15点，并考虑裕量要求，因此系统采用32输入，32输出的PLC.由此系统属于小型控制系统，其中PLC的选型范围较宽，现选用三菱公司的FX248MR型PLC. 所需内存字数=（输入+输出）10=（24+24）10=480个2、I/

10、O分配表输入输出符号输入口符号输出口SB1X0KM1X0SB2X1KM2X1SB3X2YV1X2SB4X3YV2X3FR1X4YV3X4SA1-1X5YV4X5SA2-1X6YV5X6SA3-1X7HL1X7SA3-2X10HL2X10SA3-3X11HL3X11KPX12HL4 X12SQX13HL5X13HL6X14HL7X15HL8X163、过程设计1、工件的定位和加紧是靠电动机、液压系统和电磁阀来完成的。 通过三者的配合将工件定位和加紧。2、滑台的入位和复位是靠电动机的拖动和电磁阀来完成的，在滑台入位的过程中，电动机要能够根据滑台的实际位置来实现加速、减速、正转和反转，电磁阀也要能够相

11、应的得电和断电，从而实现滑台的准确入位和精确加工。3、在加工过程中，根据具体的控制要求使电动机的工作过程、电磁阀的通断电符合控制要求。避免加工过程中的错误。如在工件定位的过程中，电磁阀YV1得电，其它的电磁阀都不能得电，并且只有在工件定位结束后夹紧液压缸才允许动作。4、在整个工作过程中，能够根据所给出的辅助电路，判断出现在的工作环节。当电路产生故障时可以通过辅助电路判断出故障可能发生在哪个环节。如HL1是动力头M1、冷却泵M2的运行指示，当HL1亮时说明动力头M1、冷却泵M2正在运行。5、 PLC控制程序设计（1） 程序设计。根据控制要求，建立千斤顶加工机床电器控制系统控制流程图，如下图所示，

12、表达出各控制对象的动作顺序，相互间大制约关系。在明确PLC寄存器空间分配，确定专用寄存器材的基础上，进行控制系统的程序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程序的编制等。（2） 系统静态调试。空载静态调试时，针对运行的程序检查硬件接口电路中各种逻辑关系是否正确，然后先调试子程序或功能模块程序，然后调试初始化程序，最后调试主程序。调试过程中尽量接近实际系统，并考虑到各种可能发生的情况，作反复调试，出现问题及时分析、调整程序或参数。（3） 系统动态调试。在动态带负载状况下调试，密切观察系统的运行状态，采用先手动在自动的调试方法，逐步进行。遇到问题及时停机，分析产生问题的原因，提出解决问题

13、的方法，同时做好详尽记录，以备分析和改进。二、 千斤顶液压缸加工机床电器系统原理图设计1、 PLC控制电路设计 包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计（1） 硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载大性质等；分析对象大控制要求，确定输入/输出接口数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合大PLC机型及外设，完成PLC硬件结构培植。（2） 根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路，编制I/O接口功能表。三、硬件接线图四、状态转移图五、梯形图六、语句表 0 LD M8002 1

14、 SET S0 3 STL S0 4 LD M8000 5 MPS 6 AND X005 7 SET S30 9 MPP 10 AND X002 11 SET S20 13 STL S20 14 LD M8000 15 SET Y001 16 SET Y010 17 SET Y011 18 AND Y001 19 ANI X012 20 SET S21 22 STL S21 23 LD M8000 24 SET Y002 25 OUT T0 K150 28 OUT Y012 29 AND T0 30 SET S22 32 STL S22 33 LD M8000 34 SET Y003 35 R

15、ST Y002 36 AND Y003 37 SET S23 39 STL S23 40 LD M8000 41 SET Y005 42 OUT Y006 43 OUT Y013 44 AND Y005 45 SET S24 47 STL S24 48 LD M8000 49 MPS 50 AND X000 51 MPS 52 ANI X001 53 OUT Y000 54 MPP 55 SET Y007 56 MPP 57 SET Y014 58 MPS 59 AND X000 60 RST Y005 61 OUT T1 K300 64 MPS 65 AND T1 66 RST Y000 6

16、7 RST Y007 68 MPP 69 RST Y014 70 MRD 71 AND X004 72 SET Y016 73 RST Y001 74 RST Y010 75 MPP 76 AND T1 77 SET S25 79 STL S25 80 LD M8000 81 OUT Y004 82 OUT Y015 83 SET S26 85 STL S26 86 LD M8000 87 RST Y004 88 RST Y003 89 RST Y013 90 STL S30 91 LD M8000 92 MPS 93 AND X002 94 SET Y001 95 SET Y010 96 M

17、PP 97 AND X006 98 ANI X012 99 SET S31 101 STL S31 102 LD M8000 103 SET Y002 104 OUT T2 K150 107 OUT Y012 108 AND T2 109 SET S32 111 STL S32 112 LD M8000 113 SET Y003 114 RST Y002 115 AND X007 116 SET S33 118 STL S33 119 LD M8000 120 SET Y005 121 OUT Y006 122 OUT Y006 123 AND X010 124 SET S34 126 STL

18、 S34 127 LD M8000 128 MPS 129 AND X000 130 MPS 131 ANI X001 132 SET Y000 133 MPP 134 SET Y007 135 MRD 136 AND X004 137 SET Y016 138 RST Y001 139 RST Y010 140 MPP 141 OUT Y007 142 SET Y014 143 MPS 144 AND X013 145 RST Y005 146 OUT T3 K300 149 RST Y014 150 AND T3 151 RST Y000 152 RST Y007 153 MPP 154

19、AND X011 155 SET S35 157 STL S35 158 LD M8000 159 OUT Y004 160 OUT YO15 161 AND Y004 162 SET S36 164 STL S36 165 LD M8000 166 RST Y003 167 RST Y013 168 RET 169 END八、程序的实现 1、将零件装入夹具中，按下液压泵M3的启动按钮X2启动电机M3，接触器KM2得电，Y1闭合，然后按下循环控制按钮X5，循环工作指示灯Y11和M3工作指示灯Y10亮。 2、当压力达到一定值之后，X12闭合，定位转换开关X6闭合，从而使电磁阀Y2得电闭合，定位指

20、示灯Y12亮，工件开始定位. 3、零件定位之后，开始延时，延时15S之后电磁阀Y3开始得电，加紧液压缸动作使零件固定在夹具里，同时定位液压缸退出以保证滑台入位. 4、然后按下动力头M1，冷却泵M2的启动按钮X0启动，接触器KM1得电，指示灯Y7亮，同时入位转换开关X7闭合，电磁阀Y5，Y6得电，滑台带动动力头一起快速进入加工位置,入位指示灯Y13亮. 5、入位之后，当工进转换开关X10得电时，电磁阀Y5置位，同时工进指示灯Y14亮，左右动力头开始进行两端面切削加工.当动力头到达加工终点位置即停止工进，此时检测开关X13得电闭合使Y5复位断电，延时30S后复位Y0停转.6、退位转换开关X11闭合

21、，退位电磁阀Y4得电动作，同时退位指示灯Y15亮，动力头开始退回原位。7、左右动力头退回原位后，滑台复位，原位检测信号开关X14动作，复位接触器Y3，使夹具松开，取出零件。8、复位之后既可以实现循环工作，也可以重新是转换开关X5，X6，X7，X10，X11分别得电，从而实现单独工作。第 30 页 共 30 页参考文献课程设计小结 本次课程设计是实现液压缸加工机床的电气控制，通过电动机带动动力头进行切削加工，由液压缸驱动快进，工进及快退。通过此次设计，了解到了液压缸的原理和工作过程，同时掌握了PLC的设计和编程方法。这不仅使对知识的掌握更加熟练，同时也学会了一种分析问题，解决问题的方法。通过此次

22、课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC应用方面的知识，在设计过程中尤其是自己动手编制程序时，遇到了很多困难，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握的知识不再时纸上谈兵，而是学以致用。同时，这次课程设计让我感受到了我对学习的内容时多么的不熟练，在设计过程中总是需要翻书，还总是会出问题，同时这些问题也提醒了我哪些地方没学好，加深了对这部分知识的印象。课程设计不仅仅是一门专业课，使我学到很多专业知识以及提升了专业技能，同时优势一门提升自我综合能力的课程，给了我莫大的发展空间，不仅培养了独立思考、动手

23、操作的能力，在各种其他能力上上也都有了提高；更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法，而这些都将为日后做准备，会使我们终身都受益匪浅。而对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践，才能在最大程度上发掘自己。这对于我们的将来也有莫大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中的珍贵。致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢金老师在课程设计上给予我的指导、支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题，帮助我更加扎实的掌握了有关PLC应用方面的知识。参考文献1 史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京:化学工业出版社.20042 王永华.现代电气及可编程控制技术. 北京:北京航空航天大学出版社.20023 邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:机械工业出版社.19974 徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:中国科学技术大学出版社.20016 王庭有.可编程控制器原理及应用.北京:国防工业出版社.2010.忽略此处.