旋耕机的自动换向及动力切换的液压控制系统及仿真

摘 要本文研究旋耕机由传统手动操纵转为液压系统进行控制操纵，基于旋耕机的工作原理，对旋耕机操纵系统进行了液压方案设计，以液压系统功能要求作为依据，经理论计算得到执行元件离合器、制动器等参数，确定工况图分析液压系统的五个部分绘制出液压系统原理图。然后计算液压泵，溢流阀，节流阀等液压元部件的参数进行了选型，对所需的油压进行了设计计算，之后用PLC程序控制。之后使用仿真软件对油压以及换挡系统的仿真，来验证计算的正确性。关键词：旋耕机；液压系统；PLC控制；仿真；AbstractIn this paper, we study rotary cultivator from traditional hand control to the hydraulic system to control the manipulation, based on the working principle of rotary cultivator, rotary cultivator control system for the hydraulic design, hydraulic system functional requirements as the basis, executive element is calculated by the theory of parameters such as clutch, brake, to determine the working condition diagram analysis of hydraulic system five parts to map the hydraulic system schematic diagram. Then calculate hydraulic pump, overflow valve, throttle valve and other hydraulic components of the parameter selection, the oil pressure required for the design and calculation, and then use PLC program control. Then the simulation software is used to simulate the oil pressure and gear shifting system to verify the correctness of the calculation.Keywords: rotary tiller; Hydraulic system; PLC control; The simulation;目录1 绪 论11.1 研究旋耕机的背景11.2 国内外对旋耕机的液压系统研究21.3 对旋耕机研究的主要内容42液压操纵系统的方案设计52.1动力切换液压系统设计要求52.2速度调节液压控制系统62.3换挡操作液压系统62.4转向液压系统设计72.5旋耕机工作部分抬起与落下液压系统设计72.6旋耕台动力工作部分输出与切断液压系统设计82.7液压系统原理图82.8本章小结123 液压操纵元件的计算与选型号133.1 动力部分的离合器133.1.1 离合器需要多大力的计算133.1.2 离合器中流量的计算143.2 换挡执行元件制动器参数计算143.3 液压泵的油压以及选型号153.4旋耕台起升系统的设计163.4.1 液压系统的设计与计算163.4.2 确定系统液压缸的工作压力163.4.3 计算液压缸型号参数173.5 其他元部件的选型173.6 本章小结184 PLC控制系统设计194.1设计思路和详细步骤195液压系统的建模与仿真分析205.1 AME sim仿真软件简介205.2 液压部分系统建模与仿真分析205.2.1 压力电磁阀模拟仿真205.2.2 换挡所需要的油量模拟仿真215.2.3 换挡机构模拟仿真225.3 章节小结246 总结与展望256.1 总结256.2 展望26谢 辞26参考文献27 V1 绪 论旋耕机液压操纵系统的主要目的是为了取代传统的手扶旋耕机，利用液压泵提供压力使其做出一系列的动作。通过人工操作的动力切换器在换档时转速变换突然，容易使发动机处于非稳态工况下，导致旋耕机排出的污染物质变多,造成严重的影响，为了保证发动机在行驶过程中处于正常的工作状态，液压操纵系统是比不可少的，也减少污染，保护环境1-2。PLC控制的液压操纵系统按其功能不同可分为五个系统：速度调节液压控制系统，换档液压控制系统，换向液压控制系统，旋耕台动力工作部分输出与切断液压控制系统和旋耕机工作部分抬放液压控制系统。液压操纵系统控制具有以下优点:（1）结构简单，适应性较强，因为采用液压系统控制，使系统变得简单。 （2)可以根据旋耕机工况，外界阻力和行驶情况的变化进行精确的动作，省时省力。1.1 研究旋耕机的背景动力切换液压系统对旋耕机来说是不可缺少的重要元部件，自动换档是由动力切换器传感器检测出工况信号，并进行分析判断，从而推动液压缸进行操作，然后使用PLC程序发出换档指令进行控制操纵换档，从而使得旋耕机操作简单方便。旋耕机的自动控制操纵使换挡过程中速度变得平缓顺利，因此提升了旋耕机的提速性能。液压系统变速的自动化是当今急迫需要开发与推广的首要任务，而旋耕机的各个操纵系统都是通过液压控制系统来完成的，液压系统的优点有传动平稳，调速范围大，节能环保；液压元件质量轻，变速性能好等等。液压控制系统是动力切换、旋耕机转向、旋耕台一系列操作的核心,也是需要研究的重点和难点。有鉴于此，本论文选择旋耕机的液压控制系统作为研究对象。通过这个项目的研究，把有关课题（机械原理、机械设计、机电传动技术、液压传动、CAD技术）中学习获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到应用与实践，使理论中学到的知识与现实中的生活密切地结合联系起来。1.2 国内外对旋耕机的液压系统研究（1）国外研究现状在上个世纪因为西方对机械发展的研究，所以由传统的人力推动机器进行农耕转为机械以及气动、液压等更加自动的控制。技术的革新，推动旋耕机的发展，并适用不同土地类型。一开始的机器主要用于庭园花花草草的清除与管理，这就是旋耕机最早的样子。目前，国外对旋耕机液压控制系统的研究已经比我国来说领先一些，现在主要在液压控制以及气动控制策略上。最早的旋耕机太消耗人力、物力以及时间，于是轻小简便、方便操作、自动化程度高的农业耕作机械成为这个阶段的主要特征。90年代初，HSuzuki对旋耕机控制的发展趋势进行了大概猜想，猜测会在未来的几年里旋耕机发展方向会朝着更加自动化、简便化。总之，国外的农业作业旋耕机会稍微领先国内。无论是单作业项目，还是组合作业项目都是可以进行稳定工作，并且操作简易，效率高。（2）我国研究现状最早旋耕机出现的形式是手扶式旋耕机，需要大量的人力、畜力与时间来进行操控，占用十分多的资源。 图为手扶旋耕机之后经过研究出现机械操纵的旋耕机来取代传统的手扶式人力旋耕机，这对于旋耕机来说是一个大进步，不过虽然节省了大量的人力与时间，但主要操控还是由人本身进行控制换向、速度调节等等一系列动作。于是就需要更加自动化，更加节能简便的系统来操纵旋耕机进行工作。 图为机械操控旋耕机在最近的几年以来，一些对机械方面做科学研究发展的院校在旋耕机的简便、自动以及省能方面做出了进一步的研究。各院校对于旋耕机的液压控制系统及液压元件的相互讨论、分享研究想法、积极探索终于取得了很大的研究成果，这之中就有同济大学、吉林大学等科研高校作为代表。通过几年时间研究人员的坚持不懈，我国对旋耕机液压操纵控制系统的探索中取得了巨大的进步，但是相比于国外的旋耕机发展还是存在着不足与问题，主要有以下： 1）对于我国现在的农耕旋耕机中来说，动力切换器装配率非常高，但是这些动力切换器不是国产，而是原装进口的。尤其在液压系统方面，由于动力切换器液压操纵系统非常复杂，国内至今仍然缺少对旋耕机的液压操纵系统研究；2）我国缺乏对旋耕机液压操纵系统的文献与资源，大部分都得采用国外已有技术进行研究；3）在已有可以查阅的资料中发现对旋耕机的液压原理图还存在着错误与不解，因此对旋耕机液压操纵系统的研究造成了一些还有待考究的问题。1.3 对旋耕机研究的主要内容本文主要是对旋耕机进行液压系统方案设计，对液压操纵系统元部件进行了参数计算和选型，用PLC程序控制，并在仿真软件AME Sim环境下进行仿真验证。1、液压操纵系统的设计方案根据液压操纵系统控制对象的运动需求和旋耕机工作元件整体结构布局，确定液压执行元件离合器、制动器、换挡等等。明确被控对象所承受的载荷，计算作用到液压执行元件上的载荷，结合设计要求，确定每个液压执行元件以此绘制液压系统图，草拟出液压系统原理图。2、液压系统元部件的参数计算和选型根据计算得出的液压系统需要的最大力与最大流量可以确定液压泵、节流阀、溢流阀、液压缸以及电磁阀的选型。3、PLC程序控制 使用PLC程序控制液压各元件分别进行各自的一系列操作动作。4、 使用仿真软件进行仿真根据仿真软件对液压控制系统油路的分析，分析得出该旋耕机液压系统的可能性。2液压操纵系统的方案设计2.1液压控制系统设计要求为了实现旋耕机的液压操纵系统，本文设计由五个控制系统来控制旋耕机进行一系列的操作，液压操纵控制系统控制旋耕机的动力部分的离合与制动进行平稳的结合和分离，用来方便顺利换挡。液压控制系统各元件相互配合工作，来实现旋耕机的顺利工作，为了实现旋耕机的液压操纵系统，本文设计由五个控制系统来控制旋耕机分别进行转向、动力的切换、旋耕机的启动与停止、旋耕台的启动与停止以及旋耕台的升放。由上述对旋耕机液压操纵控制系统的要求分析，旋耕机的液压操纵系统的基本组成和功能可以分为以下五个部分：2.2速度调节液压控制系统速度调节液压控制系统是由电磁阀、节流阀、液压泵、液压缸以及溢流阀等等一起组成，当PLC发出电信号控制液压泵提供油压使该系统做出动作，进而推动离合，推动制动器来进行速度的控制与调整，为接下来的操纵系统提供前提。各种控制开关车速传感器其他传感器电磁阀主供油路（液压泵，调压阀，溢流阀）节流阀执行元件（离合器 制动器） 旋耕机离合制动系统结构框图 图2.2 速度调节液压控制系统2.3换挡操作液压系统传统的换挡方式完全有人本身进行手动操作，通过液压控制系统，改为工字型换挡，不仅省时省力也使得操作简单。换挡操纵系统由比例电磁阀，换挡滑阀，节流阀组成，工字型换挡操作步骤，两个液压回路分别使用PLC程序配合顺序控制上下推动与左右推动进行换挡。（图2.3） 图2.3 挡位控制回路 2.4转向液压系统设计旋耕机转向回路如图 2.4 所示，它由液压泵，溢流阀，电磁阀，节流阀等组成。正常工作时，通过PLC程序控制电磁阀接通与断开来控制液压缸推动，使其处于接通位置。当旋耕机左转时，控制推动左边的液压缸，使其速度为零实现左转；同理右转。 图2.4 转向液压控制系统回路 2.5旋耕机工作部分抬起与落下液压系统设计旋耕机工作部分抬起与落下是通过PLC程序来控制电磁阀输出油压大小来推动液压缸。在系统图的状态下，推动液压缸来实现旋根机升到到其最上端位置，终点位置是靠活塞与缸盖的接触来保证的，为了防止旋耕机在抬升运动终点处引起冲击和提高运动的重复位置精度，液压缸的两端设有缓冲装置。用plc控制电磁阀输出油量使液压缸缩回原位置，旋耕机落下其最下端位置。图2.5 回路原理图2.6旋耕台动力工作部分输出与切断液压系统设计旋耕机工作过程中，发动机未关闭时候,采用以下回路控制旋耕台动力供给与切断，以此来实现旋耕机在行进而旋耕台可以不工作的情况。下图为该系统回路图。图2.6 旋耕台动力工作部分输出与切断系统2.7液压系统原理图自动液压系统的回路有两种方案设计如图2.7.1以及2.7.2所示，动力元件液压泵为液压系统提供足够流量和压力的液压油；液压油通过调节阀流向离合制动液压控制系统、换挡液压控制系统、左右换向液压控制系统、旋耕台抬放液压控制系统以及旋耕台动力切断液压控制系统。图2.7.1油压流量通过三位六通阀来控制，根据信号要求液压缸进行通断实现对执行机构的控制，从而达到换挡、转向等等操作的目的。图2.7.2 油压流量通过三位四通阀来控制，根据信号要求液压缸进行一系列操作。两种方案大体思想相同，只是采用不同方式的卸荷。当各部分压力值为零时，溢流阀控制使其卸荷回到液压泵。（图2.7.1）当各部分压力值为零时，通过PLC控制使其卸荷回到液压泵。（图2.7.2）该液压系统能够提供足够的压力和流量的液压油，能够保证元件的结合和分离，实现转向、换挡以及旋耕台的抬放与动力的切断。该液压系统采用简单的油压控制系统，在保证技术过关的前提下，降低成本，减少元部件的实用，降低维修费用，延长旋耕机的使用寿命。图2.7.1 液压系统总图图2.7.2 液压系统总图2.8本章小结本章通过对自动液压系统的分析以及设计要求，液压操纵系统的基本组成和功能分为速度调节控制系统、换挡操作液压系统、转向液压控制系统、旋耕台的升降液压控制系统以及旋耕台工作部分动力输出与切断液压控制系统五个部分。并且对五个部分进行设计，绘制出各部分的回路图。最后通过各部分之间的联系对整个液压系统进行分析，画出两种方案的液压系统总图进行对比分析。3 液压操纵元件的计算与选型号3.1 动力部分的离合器3.1.1 离合器需要多大力的计算液压操纵系统中控制的离合器是一种使用液压用提供压力推动液压缸来取代离合器，这样的作用在于使旋耕机的起步相对于传统旋耕机来说更加的平缓与简单。1）离合器所需要的力以及油压计算用下列公式来表示（3.4）。(3.4)上式中，F是离合器所需要的总的力；F1是传递中所需要的转矩压力；F2是克服旋耕机离合器上的弹簧所带来的压力；F3是克服旋耕机其他影响所带来的摩擦力。可以由（3.5）得出摩擦所带来的需要克服需要的力。（3.5）弹簧所带来的摩擦力为下列公式（3.6）。(3.6)上式中，需要的油压取0.06MPa。离合器所需的摩擦力大约取0.04。根据以上表述利用公式（3.7）求得离合器所需要的力大概为：(3.7)之后根据公式可以求出该液压系统中离合所需要的油压大小。(3.8)求得起步油压为0.64MPa，取值大概为0.7MPa。3.1.2 离合器中流量的计算执行机构离合器中所有流量的变化和自动液压系统流量存在一些关系，通过对执行机构离合器的流量的分析验证计算得出液压系统中流量所需。换挡离合器中的活塞行程为l=10mm，结合时间=1.2s。流量公式如（3.9）所示。（3.9）根据上式求的流量为9.42L/min。3.2 换挡执行元件制动器参数计算根据文献查询制动器各部分元件的参数为：在行星齿轮机构的理论作用力矩存在以下的关系如（3.11）所示。 （3.11）式中，为传动系统传递的转矩，为制动器传递的转矩，K为切换动力箱齿圈和太阳轮的齿数比。动力切换器处于2挡或4挡时，制动器B1工作时K等于2.5。制动器的压紧力为F d，制动器所需要的压紧力计算如下： （3.12） （3.13）式中，Rm是材料的平均半径，公式中的f等于0.5，这样可以计算出制动器所需要的压紧力大小。制动器的效率大小可取0.95。 （3.14）根据以上分析，可以计算出在各个挡位下制动器工作的最小油液压力，2挡时的制动器B1所需压力为0.64MPa，4挡时的制动器B1所需压力为0.18MPa，倒挡时制动器B2所需压力为0.9MPa。因此液压系统中制动器根据压紧力所需要的流量如公式（3.15）所示。 （3.15）式中，d为盘式制动器的间隙，t为制动器制动时间。本文取d=0.3mm，t=1.2ms。经计算可得，制动器完全制动所需的油液流量为15L/min。根据文献17通过对执行元件的计算，算出该液压操纵元件所需要的油压为40L/min。 3.3 液压泵的油压以及选型号液压泵是液压系统中的主要组成元件，它用来提供油量与油压。其装在变矩器与行星齿轮机构之间，由变矩器壳后端的轴套驱动。本文选用内啮合式齿轮泵。 1）确定由公式（3.16）来确定液压泵需要供给给液压系统的最大流量。（3.16）对于上式中K取1.1，q b max取40L/min，算出q b应该要大于等于44L/min。2）液压泵需要克服的压力由以下公式来确定求出p b。（3.17）上式中，执行元件开始时所需要的最大工作压力加上损失的压力之和在此取0.5MPa。经过公式计算可得=2.1MPa。3）根据液压泵所需的流量与压力进行选型算出：=2.1MPa，=44L/min。液压泵的选型需要大于计算值的30%到60%，使液压泵不必要进行极限操作。对于旋耕机的液压操纵系统应该取60%。通过查询机械设计手册中的液压元件部分对液压泵进行选型，可选取CBN-F316。表3.3 CBN-F316液压泵的数据液压泵型号额定压力最高压力额定转速最大转速公称排量CBN-F31620MPa25MPa3000r/min3600/min16ml/r3.4旋耕台起升系统的设计3.4.1 液压系统的设计与计算旋耕台液压缸：有效负载力 Rw=2000N估算所需要克服的惯性力 （加速度按照相等来进行计算）该系统的摩擦力主要由于液压缸经过接触造成的，因此该系统总的摩擦力为： 所以该液压操纵系统中所需要的总负载力为：R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N 3.4.2 确定系统液压缸的工作压力工作压力是用来确定液压缸参数与流量的重要标准可以按其工作负载来选定液压缸的压力。为使液压缸恰好结合，以此来适当提高系统的压力，根据表2-1可以取系统所需的压力为P1=1.5Mpa。表2-1 按负载选定工作压力液压缸工作负载（N）50000液压缸工作压力（MPa）0.811.522.53344557 3.4.3 计算液压缸型号参数经过3.4.2的计算可以知道系统的压力是P1=1.5Mpa。为了实现升降机构系统要求，且为了整个升降系统的运动速度平稳，升降液压缸采用双出杆活塞液压缸。升降时采用差动连接，并通过充液补油法来实现8。1）液压缸的内部直径大小计算： 式中：D表示的所需要求的液压缸内部直径，单位为mm 其中R表示的是液压缸的负载，单位用N来表示P1表示的是液压缸中的活塞杆一边的压力大小，单位用M pa P2-活塞杆另一端压力， Mpad-活塞杆直径，mm根据所需要的工作压力大小可以使d大约取D的0.3倍用来计算代入：P2一般可以取0.5Mpa用来代入计算求D现取 D=63mm,（参见表2-2）2)活塞杆直径计算：根据以上求出的值可以得出d=20mm3.5 其他元部件的选型（1）节流阀 借助改变阀口的通流面积或通道长度来改变对液流的阻力，对通过的流量起到限值作用，进而调节流量26。根据液压操纵系统的流量和压力，选取SRC-T-03-50。（2）溢流阀 通过对油液的饱和分析，为了实现液压操纵系统的调压、稳压以及卸荷。根据供油回路压力和流量选取DT-02-C-22，额定压力21MPa，调压范围3.514.0MPa。液压系统元部件型号见下表。表3.5 液压系统元部件型号 元部件液压泵节流阀型号CBN-F316SRC-T-03-50元部件溢流阀型号DT-02-C-223.6 本章小结本章通过已知的参数对液压系统执行元件湿式离合器的压紧力，流量等参数进行计算，并绘制相关的工况图。通过计算得出液压泵等液压元部件进行相关计算，然后选型。旋耕台的起升与放下需要的系统压力的计算。通过液压系统的压力和流量对各部分所需要的液压元部件进行选型，最后列出液压系统液压元部件的汇总表。4 PLC控制系统设计4.1设计思路和详细步骤进行具体的程序设计，使旋耕机根据程序作出指定的操作，完成每个功能的设计之后，要将每个功能按照既定的顺序联系起来，在这部分的PLC程序设计时要注意控制每个功能的程序之间存在的相互顺序关联，使它们按照既定的顺序进行操作，从而保证旋耕机以及旋耕台不会因为程序的问题而出现操作问题，最后进行反复调试使每个功能之间可以按照既定的次序安全地运行。首先的就是关于旋耕机启动，旋耕机的启动是每个液压系统都必须有的一个操作，启动程序不但要使旋耕台不工作处于待机状态，还要复位一些中间继电器和数据为下一次的循环，旋耕台待机部分的启动程序不只包括启动液压，还要复位程序执行过程中置位过的中间继电器，这部分的程序最后书写。5液压系统的建模与仿真分析5.1 AME sim仿真软件简介AME Sim是用来机械以及液压进行仿真分析验证的软件。AME Sim界面采用简单的多窗口的形式方便使用者对复杂的图形与系统进行建模仿真。让使用这款软件的人可以利用其方便的、实用的方案，研究任何元件或回路的动力学特性。5.2 液压部分系统建模与仿真分析5.2.1 压力电磁阀模拟仿真下图5.2.1建立的是压力控制阀的模拟仿真，该阀控制来自主油路的油压进行仿真分析。图5.2.1油压控制的电磁阀仿真图根据在压力作用下的电磁阀仿真出的模型。需要增加一个随着空占比变化来进行变换的电磁压力来克服弹簧所带来的摩擦力。给其输入一个确定的数值1.0MPa，可变的负载参数设置为：1s前为0.5，1秒后为0.3，设置完成以后可以进行仿真。 图5.2.1.1 压力变化曲线上图5.2.1.1为仿真结果，由图可以看出液压油的油压在经过2s时间波动之后，趋于稳定，并且达到输出足够压力的液压油。当输入一定压力油之后，经过压力控制阀的调节之后，输出压力有所减小。动态响应是可变节流变化时刻，输出压力有个震荡，但是马上稳定下来，保持恒定，并且到达之前计算的油压值。5.2.2 换挡所需要的油量模拟仿真 下图5.2.2为建立的主油路电磁阀的模型图。经过电磁阀出来的液压油一部分流去换挡机构系统。对其中流向变矩器和冷却润滑系统部分的压力进行仿真分析。图5.2.2 主油路电磁阀模型根据电磁阀模型对流向换挡操纵系统的油压进行仿真分析。参数设置后进行运行仿真。图5.2.2.1 流向变矩器压力变化曲线图5.2.2.1为主油路电磁阀流向换挡操纵系统的模拟仿真。由图可知，压力经过一段时间变化之后趋于稳定，并且达到输出足够压力的液压油。经液压泵输出一定压力的液压油之后，经过主调压阀的控制调节，流向各个部分。主调压阀对压力有一定的减小作用，并使液压油油压保持在一个稳值，达到换挡操纵系统所需的油压值，与计算相符。5.2.3 换挡机构模拟仿真下图5.2.3为换挡操纵系统的仿真模型，换挡操纵系统的模块主要由：电磁阀子模块，节流阀子模块，泄油子模块，离合器配合子模块等等。s图5.2.3 换挡电磁阀模型通过换挡电磁阀模型对换挡电磁阀进行模拟仿真，输入的压力为0.8MPa，复位弹簧，阀芯等参数进行设置，参数设置后进行运行仿真。图5.2.3.1 压力流量变化曲线图5.2.3.2 流量变化曲线图5.2.3.1 5.2.3.2表示的为仿真结果，由图可以看出，在经历1s的时间，压力趋于稳定并且达到预定的压力值；流量也在规定时间内充满。流向液压系统执行元件的液压油需要经过换挡电磁阀，经换挡电磁阀的调节来对控制离合器的结合和分离。由图可以看出通向离合器的液压油油压达到计算的数值，实现了换挡滑阀换挡的功能。5.3 章节小结本章通过AME sim软件对液压系统中的压力控制阀、主油路调压阀、换挡电磁阀进行建模模拟仿真。通过对压力控制阀，对主油路调压阀流经变矩器的液压油油压进行了仿真分析，验证压力的正确性；通过对换挡机构换挡电磁阀的仿真分析，验证油压和流量计算的正确性。6旋耕机PLC控制程序说明6.1 PLC的选择传统的控制方法是采用继电器-接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可编程控制器较好的解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动化控制技术和通信技术结合在一起的新型自动化控制设备。因此可编程控制器应用于旋耕机控制，完全能满足控制要求。且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。在本控制系统中，考虑到系统的可扩展性和维修的方便性，选择模块式PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用日本三菱公司生产的FX2N-80MR的PLC来控制整个系统。之所以选择这种PLC，主要考虑FX些列PLC有以下优点：1可靠性高、抗干扰能力强PLC是为工业控制而设计的，除了对器件的严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，是可编程控制器具有很强的抗干扰能力，其平均无故障时间达到30000h以上。2编程直观简单。考虑到大多数电气人员熟悉电气控制线路的特点，PLC没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向过程的梯形语言，梯形图语言与继电器原理图相类似，形象直观，易学易懂，电气工程师和具有一定知识的电气人员都可在短时间内学会，计算机技术和传统的继电器控制系统之间的隔阂在PLC上完全不存在。因此，许多国家生产的的PLC都把梯形图语言作为第一语言。此外，还可采用指令表进行编程控制。3适应性好PLC是通过程序实现控制的。当控制要求发生变化时，只是修改程序即可。由于PLC产品已标准化、系列化、模块化。因此能灵活方便的进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统。其适应能力非常强，既可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个复杂的群控系统，既可以现场控制，又可以远距离控制。4功能完善，接口功能强PLC具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高；其接口功率驱动范围大，不像普通的计算机信号需放大才能驱动负载，极大的方便了用户。其常用的数字量输入输出接口，就电源而言有110V、220V交流和5V、48V直流等多种。6.2 输入/输出电路的设计6.2.1 PLC的电源控制电路如图6-1所示，旋耕机正常工作时，启动开关SA2接通，PLC电源通电，程序正常运行，关闭时，SQ2断开，PLC断电，旋耕机停止运行。图6-1 PLC电源控制电路动力切换环节的梯形图如图6-2所示：图6-2 动力切换梯形图6.3.2 旋耕机的各档切换环节一档的梯形图如图6-3所示：图6-3 旋耕机一档梯形图6.3.3二挡档的梯形图如图6-4所示图6-4旋耕机二档梯形图图6-5旋耕机三档梯形图图6-6四档程序梯形图图6-7 五档程序梯形图6.3.4 旋根台起落控制梯形图图6-8 旋耕台起落梯形图6.3.5 旋根机左右转弯控制梯形图图6-9 左右转弯环节程序梯形图 7 总结与展望7.1 总结我国的旋耕机工业起步较晚，近年来，旋耕机制造业进入了高速发展期，但是我国的旋耕机技术和先进国家相比仍然存在不小的差距，需要加大对先进技术的开发和研究。致力于这个领域的研究人员也很缺乏。根据液压系统的设计和功能要求，设计了液压系统方案原理图，对液压系统元部件进行了选型和参数设计，并对液压泵、液压缸、溢流阀、节流阀等等进行了结构选型和参数设计，利用PLC程序进行控制，用模块化思想在仿真软件AME Sim环境下建立液压回路的动态仿真模型，通过仿真，验证了理论计算的正确性。具体内容如下：1、液压系统原理的设计在掌握旋耕机自动切换动力箱的液压系统原理的基础上，明确设计要求，确定执行元件离合器和制动器，对离合器进行参数设计计算，并确定液压系统的四部分并进行各部分回路的设计，最后设计出液压系统原理图。2、液压系统元部件的选型和参数计算根据液压系统原理图及各种液压元件的原理分析，对其中的液压泵，蓄能器液压元件进行介绍、计算、选型，并对换挡滑阀进行设计计算，并对液压原理图中的元部件进行了列表。3、 PLC程序控制使用PLC程序进行控制各元件做出一系列液压操作，是旋耕机做出相对应的动作。4、旋耕机的液压操纵系统仿真使用仿真软件建立一系列的子模块对旋耕机中的换挡液压系统的模块进行仿真分析，验证出了计算的正确性。7.2 展望这次毕业设计对旋耕机液压操纵系统进行了设计，因个人能力与时间等方面限制，对旋耕机的液压操纵控制系统的设计存在考虑不足之处，还有以下问题需要有待进一步的完善与研究：（1）进一步优化电液比例阀能够让其精确的控制结合元件结合和分离时油压的变化，完善液压操纵控制系统中PLC的电信号与油量油压的准确对应。（2）仿真出来的结果还只停留在了理论上，应该需要更加进一步的精准，仿真模块的参数设置与精度同样也需要更加的精准与具体。谢 辞非常的感谢指导老师杨君老师，在设计过程中及文章的写作中予以的悉心指导，老师以专业的角度在设计进行中对存在的问题一一予以解答。参考文献1 周守仁. 自动切换动力箱M. 北京：中国铁道出版社，1984. 5：572 葛安林. 车辆自动变速理论与设计M. 北京：机械工业出版社，1993. 9：20253 黄宗益. 现代旋耕机动力切换器原理和设计M. 上海：同济大学出版社，2006. 4：7124 王望予. 旋耕机设计M. 第四版. 北京：机械工业出版社，2004. 9：55785 田 豪. 4挡动力切换器液压操纵系统分析及研