汽车磨合试验台设计.doc

题目：汽车磨合试验台设计 二九年十月摘 要汽车磨合台是随着汽车工业技术的发展产生的一种新颖突破传统的设备设施.它固定在室内，以连续滚动的滚筒代替汽车实际行驶时的路面，近似的模拟汽车实际行驶过程来对汽车传动部件进行磨合，以使汽车尽快达到最佳性能状态。由于磨合试验台具有迅速、准确、安全、经济、不受外界自然条件的限制以及试验重复性好等优点，同时减少了新车上路磨合的时间，因而以成为发展的方向，并在国内外得到了广泛的应用。通过对多个方案的设计计算比较，本文采用了机、电、液一体化的设计方案，选择了磨合台滚筒，利用CAD设计软件设计了磨合台的机械部分，对关键部件进行了强度校核，并完成了液压控制系统的设计及电气控控制部分的设计及编程。关键词：汽车磨合台、滚筒、举升器、PLCABSTRACTThe motor run-in stand is a new equipment with the automobile industry development. The motor run-in stand is indoor located, it use continuous rolling roller replace practical road. The motor run-in stand is rapid ,accurate ,safety ,economic ,free of nature conditions restriction and have good repeatability. Because decreasing the new cars running-in time ,the motor run-in stand is used more and more in world.Choosing from several proposals , we use mechanical.hydraulic,electrical to design roller,mechanical parts ,check the intensity of critical parts.and we complete the hydraulic system designing and control system designing and programming.Key Word: The motor run-in stand ,roller ,lifter , programming logic controlle目 录引言第一章 绪论1第二章 磨合试验台机械部分设计2.1 试验台总体结构设计42.2 电动机的选择72.3 轴的选择及校核 92.4 轴承的选择 102.5 联轴器的选择 102.6 举升器轴的校核11第三章 磨合试验台控制部分设计3.1 自动控制器类型的选择123.2 控制器的应用 133.3 PLC的组成与原理 163.4 PLC控制磨合试验台实施方案 17第四章 磨合试验台液压驱动部分4.1 液压驱动原理图 314.2 液压驱动系统动作顺序 31参考文献 33致谢34引 言随着制造工业和交通运输业的迅速发展，汽车工业以成为当今社会的一大支柱产业。汽车以成为现代社会最普遍使用的交通工具，各国汽车的保有量是其社会生产力水平发展的重要标志。随着汽车保有量的持续增加，汽车的交通安全问题愈来愈成为人们最为关心的社会问题。自汽车问世以来100多年，全世界死于交通事故的人达3100万人，特别是近年来由于汽车的迅猛增加，汽车事故更加频繁。交通繁忙地区因交通受阻而造成的间接损失更是远远大于直接损失。交通事故已引起全社会的普遍关注。造成交通事故的原因很多，一个原因是由于驾驶员和行人或自行车等人力车辆引起的。另一个方面是机动车的技术性能，机动车性能欠佳或缺少必备的保安设备，或行驶中车辆安全部件失灵，都极易酿成大祸。此外，气候条件和道路条件等也是导致交通事故发生的原因之一。因此，要减少交通事故除了改善道路条件，建立全国统一的交通法规，包括交通规则，交通安全监理制度，道路标志，标线和交通信号，加强对机动车辆驾驶员和人民群众的交通安全教育和管理外，还需要运用现代的科学的快速的准确的和全面的手段对汽车的 技术状况进行质量和安全检测，以减少汽车安全事故的发生，同时使其更好的发挥动力性经济性安全性和可靠性。各种各样的质量和安全检测设备就是在这种情况下应运而生，并不断发展壮大和成熟的。 1绪论 1 绪 论我们都知道刚刚生产出的新车由于各部件之间的配合尚未达到最佳，很难使汽车的性能发挥出来。因此，新车一般都需要进行一定距离的磨合。以前由于设备技术条件限制，新车的磨合都是在公路上进行，这不但浪费大量的人力和财力而且影响了交通，无形中增加了汽车的成本。随着汽车行驶速度的提高和道路行车密度的增加，在公路上进行磨合新车的做法越来越不适应社会发展的需要。因此，室内台架试验法 越来越多的被采用。台试法所使用的磨合设备称为磨合试验台，它虽然固定在室内，但可以作为移动的路面来近似的模拟汽车实际行驶过程。由于磨合试验台具有迅速准确安全经济不受外界自然条件的限制以及试验重复性好等优点，因而以成为发展的方向，并在国内外得到了广泛的应用。 磨合试验台以连续滚动的滚筒代替汽车实际行驶时的路面。由于其实验条件和路试时不完全相同，在试验台上实验时，汽车是静止不动的，因而无空气阻力和前轮滚动阻力。但试验台本身的传动机构却消耗一部分能量，此外，轮胎在滚筒上的附着条件与其在路面上的附着条件也不完全相同。由于轮胎接触点和支撑面上分配特性及比压值不同，附着系数和滚动阻力也不一样，因而在设计滚筒式试验台时必须考虑以上因素，使其尽可能的与道路条见相近。 滚筒式试验台有单滚筒和双滚筒之分，其示意图 如下图所示：1 车轮 2 单滚筒 3 主动滚筒 4 从动滚筒1.1单滚筒式试验台支撑两边车轮的滚筒个为单个的试验台，称之为单滚筒式试验台。单滚筒试验台的滚筒直径一般较大，多在15002500mm之间，滚筒直径愈大车轮在滚筒上就愈像在平路上滚动。从而使轮胎与滚筒的滑转率小滚动阻力小，因而，测试精度较高，但是由于大滚筒直径会 受到制造安装，占地面积和费用等多方面限制，因而直径不宜过大。单滚筒试验台对车轮在滚筒上的安放，定位要求严格，而车轮中心与滚筒中心对中又比较困难，故使用不方便。2。双滚筒式试验台。支撑汽车两边驱动车轮的滚筒各为两个的试验台称为双滚筒试验台。双滚筒试验台的滚筒直径要比单滚筒小的多，一般在185400mm之间。滚筒直径往往随试验台的试验车速而定 ，当实验车速高时，直径也大些。由于双滚筒试验台的滚筒直径比较小，轮胎与滚筒的接触与在道路上不一样，致使滑转率增大，滚动阻力增大，滚动损失增加。故测试精度不高。据有关资料介绍，在较高试验车速下，轮胎的滚动损失达到传递功的1520%，因此 ，试验车速达到160km/h时，滚筒直径不应小于300mm，试验车速达到200km/h时，滚筒直径不应小于350mm。双滚筒试验台具有车轮在滚筒上安放定位方便和制造成本低等优点，因而得到广泛应用 。我们在设计中也选用双滚筒试验台。双滚筒试验台的滚筒多采用刚制材料制成，采用空心结构。为了增大滚筒表面附着系数使试验时的条件与汽车在道路上行驶相近，滚筒表面一般都进行了特殊的加工处理。常见有以下几种：（1） 开有纵向槽。一般槽深2.53mm，宽10mm，约十余条。这种滚筒对轮胎表面磨损不大，即使在车轮胎与滚筒相对滑动下，仍可进行正常工作，并且对尘土，水和油等赃物不敏感。（2） 喷镀刚滚筒。滚筒表面喷镀 耐磨合金的凸起斑点，很像均匀分布 的电焊瘤形状，这种滚筒附着系数高，可达0.90.95，能充分发挥附着作用，提高试验台的效果。但是它的加工工艺复杂，成本较高。（3） 粘砂滚筒。滚筒表面粘有一层粗粒的铝矾土人造砂。这种滚筒表面的附着系数也较大，但容易被轮胎带来得泥土糊平，使附着系数下降，因而要求被检车的轮胎比较干净。（4） 夹有钢网的树脂层作表面的滚筒。这种滚筒的附着系数与路面接近，耐磨性也好，但容易受泥土和油污等的影响而使附着系数下降。目前，国产试验台多采用开槽的钢制滚筒，但趋向于提高滚筒表面附着系数而采用粘砂滚筒和喷镀滚筒。考虑到经济性和耐用性等方面，经过比较分析我们决定采开槽的钢制滚筒。 为了使汽车驶入和驶出两滚筒之间凹坑时方便，在滚筒之间通常设置举生器及其控制装置。举升装置一般有举升器，举升平板和控制开关等组成。举升平板下一般有12个举升器，常见的试验台举升器有三种类型：一种是气压式举升器。它以压缩空气为动力，驱动汽缸中的活塞或气囊变形完成举升工作。由于气动式举升器中压缩空气的水分不能滤净，使润滑油变质而失去润滑作用，因此故障率较高，为减少故障就必须增加设备专门滤去压缩空气中的水分，从而增加了成本。另一种是电动螺旋式。它由电动机通过减速器带动丝杠转动，迫使丝杠轴向运动完成举升工作。由于它的结构较为复杂而且丝杠容易磨损。第三种是液压式举升器。它以液压油为动力驱动液压缸中的活塞运动进行举升工作。这种结构的举升器运动较为平稳。因此，经过比较我们选择液压式举升器。 磨合试验台的驱动装置采用电机驱动。两边四个滚筒即可以采用双电机驱动也可采用单电机驱动。单电机驱动采用的电动机的功率必然大于双电机驱动所选用的电机功率，因而价格也要高于双电机驱动的电机。但是综合起来看，单电机驱动的经济性还是要好于双电机驱动。同时，双电机驱动采用两台电动机必然增大了试验台的体积，无疑给试验台的安装带来了不便。因此，我们选用单电机驱动。磨合台总体结构式意图如下图所示： 1 从动滚筒 2 举升器 3 主动滚筒 4 电动机 34 2磨合实验台机械部分设计2、磨合实验台机械部分设计2.1磨合试验台总体结构设计滚筒的直径与所测车的轮胎直径之比不能小于某一值，否则由于滚筒阻力的增加将影响测试的结果。我们所测试的车型是斯尔太91系列，它的轮胎直径为1120毫米。我们取滚筒的周长为1m，则滚筒的直径D=1/=318mm.滚筒的材料选用45 钢的无缝钢管。试验台的安置角取=21.82则两滚筒的中心距L=(D+d)*sin=(1120+318)* sin=550mm2.2电动机的选择在一个传动系统中一台合适的电动机是极为重要的。电动机的选择主要是 容量的选择。如果电动机的容量选小了，一方面不能充分发挥机械设备的能力，使效率降低。另一方面如果电动机经常在过载下运行，会使它过早损坏，同时还可能出现启动困难，经受不起冲击负载等故障。如果电动机的容量选大了，则不但使设备投资费用增加，而且由于电动机经常在轻载下运行，运行效率和功率因数（对异步电机而言）都会下降。选择电动机容量应根据以下三个基本原则进行：（1）发热；电动机在运行时，必须保证电动机的实际最高工作温度等于或略小于电动机绝缘的允许最高工作温度。（2）过载能力：电动机在运行时，必须具有一定的过载能力，特别是在短期工作时，由于电动机的热惯性很大，电动机在短期内承受高于额定功率若干倍的负载功率仍可保证实际最高工作温度小于允许的最高工作温度。故决定电动机容量的主要因素不是发热而是电机的过载能力。即所选电动机的最大转距必须大于运行过程中可能出现的最大负载转距。（3）启动能力：由于鼠笼式异步电动机的启动转距一般较小，所以为使电动机能可靠启动必须保证启动转距大于最大额定转距。试验台前、后滚筒半径相同，水平布置，且被试汽车前、后轮胎中心位于同一水平高度。假定车轮为刚性车轮，且车轮在滚筒上得受力情况如图根据力的平衡条件可得：X=0 (N-N) sin+ (F+F)* sincos=0Y=0 (N-N)*cos-(F-F)* sin-G=0M-(F-F)*r=0假定车轮与滚筒间的附着质量得到充分利用，并且两滚筒的附着系数相同，则F=N* F=N*将两式代入上面方程中可得：N=G（sin cos）/（1+）sin2 N=G（sin+cos）/(1+)sin2则 M=（F+F）*r=(N+N)*r 则电动机的功率为：P=(F+F)*V=2GVsin/(1+)sin2 我们取汽车加在前轮上的重量G=11300*9.8*2/3 =0.03 代入上式中得P=39.725KW。考虑到实际工作中的超负载问题取电动机的功率为45KW。电动机类型、额定转速、结构形式的选择我们除了要正确选择电动机的容量外，还需要根据生产机械的要求、技术经济指标和工作环境等条件来正确选择电动机的种类、转速和结构形式。主要的交流电动机有鼠笼式、线绕式异步电机和同步电动机。由于线绕式异步电动机和同步电动机的结构都比较复杂、价格较贵，而且操作不方便同时它们由于功率较大一般适用于大中型机械。而鼠笼式异步电动机具有结构简单、体积小价廉、运行可靠、维护使用方便等优点，比较适合于小型机械。因此，我们选用鼠笼式异步电动机。我们知道在同样功率下，转速高的电动机转距较小、体积小、价格便宜，而且效率也高，转速高的异步电动机还具有较高的功率因数，因此选择高速电动机较适合。我们采用电动机与机械直接相连，电动机的额定转速应与滚筒转速相对应。所以我们选择额定转速为1500r/min。生产机械安装的位置和场所各不相同，电动机的工作环境就不一样。由于电动机多数情况下周围有大量的灰尘、水滴等物质腐蚀电机同时产生危险。为使电动机在这样或那样的环境中安全运行，外壳的结构有多种形式 ：（1）开启式。开启式电动机定子两侧和端盖上有很大的通风口，具有良好的散热性能，价格便宜。但是灰尘、水滴易侵入电动机内部影响电动机的正常工作寿命，仅适用于干燥和清洁的环境。（2）防护式。通风孔在机壳下部，通风冷却条件好，可防止水滴等杂物从垂直方向落入电动机内部，但不能防止灰尘和潮湿空气侵入。是目前工业上广泛应用的一种形式。使用与比较干燥、灰尘不多、无腐蚀和爆炸性的场所。（3）封闭市。封闭式电动机又分为自冷式、强迫通风式与密闭式三种 。封闭式电动机能够阻挡灰尘、潮气和其它物体侵入。根据我们设计的实际情况我们选择防护式电动机。因此，根据以上分析选用Y系列鼠笼式三相异步电机，额定转速为1500r/min，Y225M-4型电机，额定功率为45KW。2.3轴的选择和校核轴是机器中的重要零件，它用来支撑机器中的旋转零件（如齿轮、蜗轮、带轮联轴器等）并传递运动和动力。常见的轴有直轴和曲轴。直轴又分为转轴、心轴、和传动轴三类。转轴是同时承受转距和弯距的轴。只承受弯距不受转距的轴称为心轴。转动的心轴受应变力，不转动的心轴 受静应变力。传动轴则主要承受转距，不受弯距或弯距很小。一般情况下，轴的工作能力取决于它的强度和刚度，对于高速轴有时取决于它的振动稳定性。轴的材料的选择应考虑下列因素：（1）轴的强度、刚度和耐磨性要求。（2）热处理方法（3）材料来源（4）材料加工工艺性（5）材料价格等。在轴的结构设计未完成之前，往往不知道弯距的大小及分布情况，因此还不能按轴所受的实际载荷来计算轴的直径。这时可以进似的按扭转强度条件初步估算轴在受扭部分的最小直径。而降低许用扭剪应力的办法，来补偿弯距对轴的强度影响。由于磨合台中轴的传递功率不大，故选用45钢，调质处理。根据DC ，C根据查表得C=110，所以D110=59.5mm，圆整取标准值D=65mm。轴的校核：由于轴所受的转距相对弯距非常小因此只需校核弯距强度W=0.000027 =54.8Mpa=275Mpa因此所选轴径符合要求。2.4轴承的选择我们知道轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。与滑动轴承相比滚动轴承（1）摩擦系数小启动力矩小，效率高。（2）轴向尺寸较小（3）某些滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，因此可使机器结构简单、紧凑（4）径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此运转精度高。（5）润滑简单，耗油量少维护保养简单。（6）它是标准件，由专门的轴承工厂成批生产，易于互换。所以获得了广泛应用，因此我们选用滚动轴承。轴承类型的选择必须结合具体条件，如载荷大小、方向和性质及转速的高低、调心性能、装拆方便、经济性能等。设计的轴承的寿命定为5000小时，因为轴承的转速不高，但承受的载荷较大，同时轴向载荷相对于径向负荷很小可以忽略。因此决定选用圆柱滚子轴承根据轴径d=65mm初选N313E型轴承经查手册得C=168KN，C=120KN轴承受到的径向力R=R=11300*9.8*0.5*0.5=18456.67N。负荷有轻微的振动取f=1.2则轴承的当量动负荷P=1.2*18456.67=22148N.轴承应具有的径向动负荷： C=*=22148*=148266N它比所选的轴承的额定动负荷稍微小一点，因此，可以满足设计要求。2.5联轴器的选择联轴器 是机械传动中一种常用轴系部件。它的基本功用是连接轴，并传递运动和转距，有时联轴器也用做安全保险装置。联轴器类型很多，通常按组成中是否具有弹性变形元件分为钢性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器全部由刚性零件组成，没有缓冲减振能力，故适用于载荷平稳或有轻微冲击的轴联结。弹性联轴器可以依靠弹性元件的变形与储能性来缓冲减振，并补偿一定范围内的轴向位移。根据传动装置的要求，由于本台转速较低、扭距大，且轴的刚性大，故选用刚性可移式联轴器。T=9550*=9550*=286.5N.M 取载荷系数K=1.5故得联轴器计算转距 T=K*T=1.5*286.5=429.75N.M根据计算转距及轴径和电动机的轴径选择型的联轴器YLD11型凸缘联轴器。2.6举升器轴的校核举升器的大小要根据所需承受汽车最大重量来计算。轴太小，支撑力小，不能举起汽车，轴径太大，造成浪费。所以初选轴径为50毫米。由= G=11300*9.8*因此,=47.02MP100MP= 所以此轴安全。 3磨合台的控制部分设计3、磨合台的控制部分设计在所有的工业企业中，提高产品质量和产量的途径主要是通过提高生产过程和生产机械的自动化技术水平来实现的。自动化技术可以直接增加产量、提高产品质量和产品精度。为了达到操作过程的自动化，操作者必须由某中形式的自动化系统来取代，而这些自动化系统能够几乎不需要人的干预下就能进行操作控制。为了获得要求的输出，要求这样的系统在处理过程中根据监视和测量的变量能够自动的进行启动、控制和停止整个加工处理过程，具有这些能力的系统我们称之为控制系统。3.1自动控制器类型的选择能够实现自动化控制的控制器有以下几种：3.1.1用有触点继电器构成的控制器使用由电磁铁与触点构成的有触点继电器，通过触点的组合建立控制逻，实现控制器的功能。有触点继电器因为具有触点和采用机械结构，往往发生接触不良、磨损大、寿命短、响应速度慢以及接线麻烦等，给控制柜的制造和改造带来许多不便。3.1.2用无触点继电器构成的控制器为了消除有触点继电器故障，使用半导体，主要是晶体管构成控制器。以无触点的形式来实现有触点的触点组合逻辑功能，提高了可靠性并减小体积。3.1.3用数字IC构成的控制器 由于无触点继电器得发展，形成了带有逻辑运算功能的数字集成电路构成的控制器，它是将集成电路安装在印刷电路板上，以这样的基板为单元面组合成控制系统。3.1.4可编程控制器它是为解决有触点继电器的诸问题，作为替代手段而生产的控制器，是与计算机很相似的 硬件，控制器内容用程序实现。用PLC构成的控制柜体积小，工作可靠、寿命长、使用方便。3.1.5计算机用于程序控制的计算机有几种类型：将微处理器或微型机的集成电路与外围电路安装在一块印刷电路板上的单板计算机、FA用控制器、FA专用计算机、通用小型计算机及大型控制用计算机。以上几种控制器的功能比较：控制功能 有触点继电器 IC PLC 计算机逻辑运算 定时 .1计数 .2数值运算比较运算移位数据传送代码变换相同控制器交换大量数据处理表示具有的固有功能 。表示根据需要的附加功能。 .1 表示与时间继电器合用 。.2表示与计数器合用。3.2控制器的应用在PLC普及之前，有触点继电器是程序控制的主要硬件，但在使用中存在如下缺点：（1） 为实现控制功能需要大量繁琐的接线；（2） 每个系统都要进行硬件的设计；（3） 大规模控制功能不足；（4） 因触点的机械动作，所以响应慢；（5） 因触点的磨损使得寿命短，引起接触不良等故障，需要维修而费事；（6） 改造与更换麻烦。与PLC相比，随有这许多缺点，但常被用于如下的场合。（1） 小型控制：使用的继电器在10各以下的，且工作频率不高；（2） 强电控制：AC440V或DC100V的控制；（3） PLC与计算机的外围电路：输出/入接口或辅助电路；（4） 工作频率地的控制：一天中数次通、断中无寿命问题的控制。3.2.1用IC的控制 在用IC控制时，要考虑制造厂是否存在以下技术和设备问题。（1） IC电路和印刷电路板的设计技术；（2） 抗干扰措施的技术；（3） 印刷电路板的制造技术与设备；（4） 老化等质量保证与可靠性保证的设备与管理技术。采用IC控制器，必须制造印刷电路板，因此不适合单件生产的系统。但在如下几方面可以发挥IC控制的优点：（1） 大量生产的专用控制装置；（2） 有触点继电器控制的无触点化，可有效消除触点的故障；（3） 用其它控制器不能满足性能、功能和成本要求时。最近使用将微处理器或单片机安装在印刷电路板上的SBC，处理内容可以用程序来实现。这样可使硬件标准化，降低了成本。此外，随着最近PLC高功能化的发展，IC控制器有向PLC化的倾向。3.2.2用PLC的控制 PLC虽然可以消除有触点继电器的缺点而取代之 ，单并不是说它在所有方面都超过前者。PLC应用的场合如下：（1） 几乎包括有触点继电器控制的全部领域，用有触点继电器的程序控制，几本上都能用PLC代替；（2） 代替专用控制器在使用数字IC或微处理器的专用控制装置的替代中，往往用高功能的PLC作为数控装置、机器人控制装置及模拟控制和节能控制中的控制装置；（3） 计算机的下位级控制高功能PLC用程序控制的同时，还能够进行数值运算和简单的数据处理，具备传感器和驱动器的接口，由于抗干扰能力强，所以在用计算机控制的系统中，可用PLC为其下级位的控制。1 用计算机的控制计算机已被大量应用于控制系统，但不能说在程序控制中只能用计算机。这是因为计算机存在成本高、编程和排除错误麻烦及现场使用易受干扰电源波动等环境的影响等问题。由于PLC的发展，在程序控制系统中使用小型计算机的情况可以说完全没有必要了。在控制系统中应用计算机的是需要数据处理和高度数值运算的系统，这种场合程序控制变为次要的，大多由PLC承担。最近的主要趋势是将PLC与计算机连网，程序输出/入信号的处理和控制由PLC承担。而且，随着PLC高功能化与高速运算化的发展，用计算机处理的内容，要求不高的部分也用PLC承担。从以上的分析中我们可以看出PLC在数字量控制、顺序控制方面具有明显的优势，不仅具有模拟量控制功能和各种算术运算功能，大多数还具有PID调节功能。由于我们的磨合台控制部分主要是顺序控制，而基本不需要数据处理工功能。所以，磨合台的控制部分选择可编程控制器控制。3.2.3可编程控制器的发展自从1969年美国DEC公司研制成第一台可编程控制器以来，这项新技术就迅速发展起来，特别是随着半导体技术尤其是微处理器和微型机算计技术的发展。到了70年代中后期，PLC以广泛使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了大规模甚至超大规模的集成电路。这时的可编程控制器不仅具有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节功能和数据通讯功能。那麽到底什麽是可编程程控制器呢？国际电工委员会对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。由此我们可以看出可编程控制器是一种专为工业环境下应用而设计的计算机，即工业计算机。它具有的独一无二的特性是其它工业控制设备难以兼具的。可编程控制器的特点（1） 可靠性高、抗干扰能力强：PLC是专为工业控制而设计，在硬见和软件方面采用了屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施。（2） 编程直观简单：可编程控制器采用与实际继电器控制电路非常接近的梯形图方式编程，广大电气技术人员非常熟悉，易于掌握和推广。（3） 适应性好：PLC是通过程序实现控制的，当控制要改变时，只需修改程序。而且，可编程控制器产品已经标准化、模块化，因此能够灵活的进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统，适应能力特别强。（4） 功能完善、接口功能强：可编程控制器具有数字量和模拟量等多种接口，使我们可很方便的将PLC与各种不同的现场控制设备顺利连接组成不同的应用系统。由于可编程控制器的这些优点，现在在国内外可编程控制器以广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装配等各种行业。它的应用范围可分为：（1）顺序控制，用于取代传统的继电器顺序控制。（2）过程控制，控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID模块的提供使PLC具有了闭环控制的能力。用于过程控制的PLC往往对存储容量和速度要求较高，为此专门开发了这方面的模块。（3）运动控制，由于现在已经具有了拖动步进电机或伺服电极的单轴或多轴位置控制模块，因此PLC能够把目标位置得数据送给模块，模块控制轴的移动。（4）网络及通讯，网络的发展是可编程控制器发展的一个重要特征。各种计算机、图形工作站都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合实现了分散控制系统的功能。3.3PLC的组成与原理PLC的结构多种多样，但其组成原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用更要靠软件的支持。可编程控制器主要由：（1） 中央处理单元（CPU）。它是指挥和谐调整个PLC的工作，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据，通过输入设备将外设的状态读入并按用户程序处理，根据处理的结果通过接口控制外设。（2） 存储器。存储器部分包括系统系统程序存储器和用户程序存储器，前者 用来管理与协调PLC各部分工作所需的监控程序及各种功能子程序、命令解释程序和各种参数，后者用来存储用户编制的程序及提供用户所需的数据存储区。（3） I/O模块，它是CPU与现场设备或装置之间的连接部件。主要是将外部输入信号转化成CPU能够接受的形式，并将CPU的输出信号转变成需要的控制信号形式去驱动控制对象。（4） 编程器。它是人机对话的工具。通过编程器可将用户程序写入主机并能方便的进行调试、修改。（5） 电源。一般的可编程控制器对电源无特殊要求，可直接使用工业电源。如果说硬件是PLC的躯体，则软件就是PLC的灵魂。软件分为两大部分：一是系统监控程序。它包括（1）系统管理程序，主要起运行管理控制何时输如、何时输出、何时运算、何时自检等，进行时间上的分配管理。同时进行存储空间管理，规定各种参数、程序的存放地址将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。并进行系统的自检。（2）用户指令解释程序。它的主要作用是将PLC语言转化为机器能懂的机器语言。（3）标准模块和系统调用。它由许多独立的程序块组成，各自具有不同的功能。PLC的工作原理与微机不同，它采用周期循环扫描的工作原理。即用户程序的执行不是从头到尾只执行一遍，而是执行完一次后又反复循环执行下去直到停机。PLC对用户程序的循环扫描过程分为三个阶段：（1）输入采样阶段。PLC以扫描方式顺序读如输入端子的状态，并将此状态存入输入应象寄存器。输入应象寄存器的内容直到下一个扫描输入采样阶段得到来才会改变。（2）程序执行阶段。PLC总是按先左后右，先上后下的顺序对梯形图扫描。当指令涉及输入输出状态时，PLC从输入、输出应象寄存器读入当前状态，然后进行逻辑运算。运算的结果存入元件应象寄存器。（3）输出刷新阶段。在所有指令执行完毕后，元件应象寄存器所有输出继电器的状态转存到输出锁存电路，再驱动输出线圈，这才是PLC的实际输出。3.4前桥磨合试验台控制系统实施方案3.4.1功能：（1）根据不同车型能以0 20Km和（20 60Km/h）两挡速度磨合前桥。（2）根据不同车型，磨合时间能够手动定时（5分钟一挡），自动计时（最大磨合时间60分钟）。磨合速度分为两挡可调，高档为20 60Km/h（10 18V），低档为0 20Km/h(0 9V)。(3)显示牌显示：“车辆到位”、“允许磨合”、“正在磨合”、“允许驶离”（以上显示分别用照明灯点亮各显示窗）。(4)本台位调速电机的启动 、停止及速度均由本台位微机控制，其磨合速度由 调速电机提供018V模拟电压给控制盒。工作原理示意图：控制盒输入接口高速键灯亮低速键灯亮允许磨合灯亮磨合结束灯亮输出控制盒“就位”键前台处理器“磨合开始”键“磨合结束”键“高速”键至PLC输入接口可编程控制器 “低速”键 就位信息 高速定时开关 开始信息 低速磨合时间到 低速定时开关 高速磨合时间到 磨合结束3.4.2PLC控制前桥磨合试验台控制面板： 手动 自动 复位关机开机进进上上退退下下1 左举升器 右举升器 左侧挡 右侧挡3.4.3 工作流程图 允许进车 开始 一开机举升器上升，到达预定 位置时 显示允许上车 车辆到位 车辆到位 当两轮都压到两举升器的下压开 关时，显示车辆到位。同时侧挡 油缸前移 允许磨合 允许磨合 当两侧挡油缸达到预定位置时 举升器下降，同时侧挡油缸后 退到达预定位置显示允许上车 低速磨合 由“低速定时开关”选定磨合 时间，由“低速键”选择速 度。 正在磨合 开始磨合 由“磨合开始”键启动低速 定时器，亮“正在磨合”灯。 低速磨合结束 当定时信息送到时，“正在 磨合”灯灭 高速磨合 由“高速定时波段开关”选 定磨合时间。 按下“高速 正在磨合 开始磨合 键”选择磨合速度。 由“磨合开始”键启动高速 定时器，亮“正在磨合”灯。高速磨合结束 当定时信息送到时，“正在 磨合”灯灭。 在“磨合结束”键按下之 磨合结束允许驶离 前，高、低速磨合可重复 多次进行。按下此键后举 升器上升到预定位置，显 车辆驶离 示允许驶离。 3.4.4PLC程序流程图 ； 开始 举升器在上 N 复位举升器上升 Y允许进车调整车位置 到位否 N Y 车到位灯亮 侧挡前移 到位否 N Y 侧挡后退 举升器下降到位否 到位否 N N Y Y 允许磨合指示灯亮 低速磨合 N Y 高速磨合 低速磨合 时间到 时间到 N N举升器上升 到位否 Y Y N 磨合结束 N Y 允许驶离 Y3.4.5磨合台PLC控制I/O分配表 序号 名称输入端码序号 名称 输出端码 1 开机开关 X400 1 1DT得电 Y430 2 关机开关 X401 2 1DT得电 Y431 3 左举升器下压开关 X402 3 2DT 得电 Y432 4 右举升器下压开关 X403 4 2DT 得电 Y433 5 左举升器YJ1 X404 5 3DT 得电 Y434 6 右举升器YJ1 X405 6 3DT 得电 Y435 7 左侧挡YJ2 X406 7 4DT 得电 Y436 8 右侧挡YJ2 X407 8 4DT 得电 Y437 9 左举升器限位开关 X408 9试验台就位指示灯 Y530 10右举升器限位开关 X409 10车辆到位指示灯 Y531 11 左侧挡限位开关 X410 11允许磨合