PLC控制的液压加工实训

1、第1章 实验目的要求内容1.1 实验目的1.能熟悉基于PLC控制的液压/气动系统开发流程，并设计一个具体的气动/液压控制系统。2.熟悉并掌握各种液压/气动元件的技术参数和使用方法。3.熟练掌握PLC的控制系统设计方法。4.能熟练使用梯形图编写液压系统的控制软件。5.搭建具体硬件（含油/气/电路）连接，并完成软硬件的联调。1.2 实验器材计算机、液压泵、各种液压阀、油管、液压接头、PLC实验板、导线等。1.3 实验要求自己设计零件的批量生产加工工艺流程方案，要求采用液压/气动系统作为动力部件，且不少于两个油缸，设计系统的工艺动作循环及系统控制油路/气路、电磁阀的得点顺序表、系统功能设计、PLC控

2、制电路原理图、PLC编程及系统调试。1.4 实验内容1.详细说明本次实验设计思路、方案，画出动作循环、系统油路、电磁阀的得点循序表、系统功能设计（手动/自动控制模式在操作）、PLC选型及控制电路原理图设计，并文字说明。2.详细说明PLC控制流程，确定输入/输出口，作I/O规划。3.设计PLC控制梯形图，要求有自锁、定时器、MC及MCR指令的应用。4.说明本次实验使用的传感器，与控制电路的接口。5.自我总结。（说明你在实验中所做的具体工作内容，从实验中所学到具体专业知识，有何体悟。）第2章 系统工艺设计2.1总体方案设计设计产品的加工工艺过程，首先设计一个具体产品的加工，画出零件图，根据零件图及

3、其加工工艺要求，编制加工工艺过程。2.2 零件图 根据设计要求，所设计加工的零件如下图（图1）：图1工艺要求：1.毛坯大小不确定，要求保证加工台阶的精度。2.3 加工工艺示意图以及动作循环图图2液压缸A控制X方向移动，液压缸B控制Y方向移动2.3.1零件加工工艺过程及其位置控制1. 原位传感ST0检测到位，Y快进2. Y快进到位，传感器SQ0测到信号，X工进3. X工进到位，传感器ST4测到信号，Y工进，延时4. 延时0.5s, Y工进到位，X工退5. X工退到位，传感器ST1测到信号，Y工进，延时6. 延时0.5s, Y工进到位，X工进7. 开始循环加工，直到X工退时传感器SQ1、ST4或者

4、X工进时SQ1、ST1测到信号，Y工进8. Y工进到位，传感器SQ3测到信号，X工退，延时9. 延时0.5s, X工进到位，Y工退10. Y工退到位，传感器SQ1测到信号，X工退，延时11. 延时0.5s, X工进到位，Y工进12. 开始循环加工，直到Y工退时传感器SQ1、ST3或者Y工进时SQ1、ST3测到信号，X工退13. X工退到位，传感器ST1测到信号，Y工退，延时14. 延时0.5s, Y工退到位，X工进15. X工进到位，传感器ST3测到信号，Y工退，延时16. 延时0.5s, Y工退到位，X工退17. 开始循环加工，直到X工退时传感器ST1、SQ2或者X工进时SQ2、ST3测到信

5、号，Y工退18. Y工退到位，传感器SQ1测到信号，X工进，延时19. 延时0.5s, X工进到位，Y工进20. Y工进到位，传感器SQ3测到信号，X工进，延时21. 延时0.5s, X工进到位，Y工退22. 开始循环加工，直到Y工退时传感器SQ1、ST2或者Y工进时SQ2、ST2测到信号，X快退23. X快退到位，传感器ST0测到信号，Y快退24. Y快退到位，程序结束 2.3.2 动作循环图 根据加工工艺过程设计，画出动作循环图如下（图3）：图3第3章 系统液压油路的设计3.1 液压回路设计 系统的液压回路又2组回路构成，分别控制X轴与Y轴，他们都是又三位四通电磁换向阀，和二位三通电磁阀构

6、成。液压回路图如下图（图4）：图4有关液压回路各项参数的计算铣刀驱动电机功率 P=7.5kw铣刀直径 DE=12mm 工作电机转速 n=3500r/min工作台质量 m1=400kg 工件及夹具最大质量m2=5.5kg工进行程 Lg=100mm 快进快退最大速度 Vk=4.5m/min工进速度Vg=200mm/min 导轨静摩擦s=0.2导轨动摩擦d=0.1 静摩擦负载 Fs=（m1+m2）sg=0.2x（400+5.5）x10=811N动摩擦负载 Fd=d（m1+m2）g=405.5N工作负载 Fe=P/（Den）=3410 N.m液压缸机械效率 =0.9快进（快退）启动 F=Fs=811N

7、 推力F1=F/=901.1N 恒速 F=Fd=405.5N 推力F1=F/=450.6N 工进 F=Fe+Fd=3410+405.0=3815.5N 推力F1=F/=4239N 无杆腔与有杆腔的有效面积A1、A2，推杆直径d，腔直径D且满足D=2d取背向压为0.5MpaA1=F0/(P1-1/2P2)=4239/(3-0.8/2)106)=16.3CM2液压缸内径D=（4A1/）=0.046m=46mm 取整D=5cmd=3.6cm实际A1=（D2）/4=1963mm2 A2=(D2)/4=946mm2 A=A1A2=1017mm2快进阶段液压缸压力计算启动时 P1=F/A=901.1/10

8、17=0.886mpa恒速时 P2=(F+A2P)/A=(450.6+9460.5)/1017=0.908mpa工进阶段 P3=(F+A1P2)/A1=(4239+9460.5)/1017=4.9mpa快退阶段液压缸压力计算启动时 P1=F/A2=901.1/946=0.952mpa恒速时 P2=(F+A1P2)/A2=(450.6+19630.5)/946=1.51mpa流量计算快进恒速 q=AVk=1017x4.5x103x10-6=4.58（L/min）工进阶段 q=A1Vg=1963x200x10-6=0.393（L/min）快退阶段 q=A2Vk=946x4.5x10-6x103=4

9、.26（L/min）功率计算快进恒速 P=P2q=（0.908x4.58x103）/60=69.3w工进阶段 P=P3q=（4.9x0.393x103）/60=32.1w快退阶段 P=P2.q=（1.51x4.26x103）/60=107.21w液压泵最高工作压力计算，最高压力出现在工进阶段，p=4.9mpa，进油路压力损失P=0.3mpaPp=4.9+0.3=5.2mpa液压缸流量计算 以快进恒速流量q=4.58L/min计算 泄漏系数k=1.3 qpqv=kqlmax=1.3x4.58=5.95(L/min)液压系统的选择：定量叶片泵：通过流量6.67（L/min），额定流量6（L/min

10、），额定压力6.3N 选择型号 YB-6 市场价格 195RMB溢流阀：通过流量6.67（L/min）,额定流量63（L/min），额定压力6.3N选择型号 YF3-10B 市场价格 150RMB节流阀: 选择型号L21W 市场价格 100RMB/套两位三通阀：通过流量4.26（L/min）,额定流量10（L/min）,额定压力6.3N选择型号 23D-10B 市场价格 150RMB三位四通阀：额定流量6（L/min），额定压力16N，选择型号 34DF3-E4B市场价格 220RMB 3.2 液压回路得点顺序表X快进1YAX快退2YAX工进/退3YAY快进4YAY快退5YAY工进/退6YAX

11、手动进+-X手动退-+-Y手动进-+-Y手动退-+-X工进+-+-X快进+-X工退-+-X快退-+-Y工进-+-+Y快进-+-Y工退-+Y快退-+-第4章 PLC控制系统设计4.1 系统功能设计了解设计零件的加工工艺需要，需要主轴电机与泵站电机，其中输入端口有主轴启动、X/Y轴选择、手动选择、手动进、手动退、手动回位、循环启动、急停、泵启动、ST0-ST4传感器输入、SQ0-SQ4传感器输入；plc需要分配2个输出口分别控制电机与液压泵，即Y0/Y7,还需要3个输出端口控制X轴快进，共进，快退三个缸即Y1/Y2/Y3，3个输出端口控制Y轴快进，共进，快退三个缸即Y4/Y5/Y6，4.2 PLC

12、的选型设计输入端口一共需要19个地址端口，输出端口一共需要8个地址端口，选择型号为EC10-2416BTA的PLC控制器，其特点是小机型、高配置、大容量、高速度，内置高速处理：6路高速脉冲输出，最大50KHZ；2路100KHZ高速脉冲输出，程序容量达到12k，基本指令只需0.3uS，可扩展4个模块，主模块24个输入口/16个输出口，其中PLC工作电压100-240V，输出频率100khz， PLC市场价格 1320RMB4.3 I/O口的点数及地址分配M1自动运行M2手动运行M3y快进M4+X工进M5+Y工进M6X工退M7+Y工进M8M9+Y工进M10X工退M11Y工退M12X工退M13M14

13、X工退M15Y工退M16+X工进M17Y工退M18M19Y工退M20+X工进M21+Y工进M22+X工进M23M24y快退M25x快退M30X进M31y进M32x退M33y退T1+Y工进延时T2Y工进延时T3X工退延时T4X工退延时T5Y工退延时T6Y工退延时T7+X工进延时T8+X工进延时SB1X0泵启动SB2X1急停SB3X2循环启动SB4X3手动ST0X4原点位置SB5X5手动回位X6SQ0ST4X7ST4SQ1X10SQ1SQ3X11SQ3ST3X12ST3SQ2X13SQ2ST2X14ST2SQ4X15SQ4ST1X16ST1X17X、Y选择X20进X21退X22主轴启动Y0泵站电机

14、Y11YAY22YAY33YAY44YAY55YAY66YAY7主轴电机 4.4 画出电气原理回路设计 4.5 流程图4.6 PLC程序设计 第5章 PLC系统程序调试5.1 理论上的PLC输出对应如下表所示 输出端口Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7输出位置泵站电机1YA2YA3YA4YA5YA6YA主轴电机5.2 实际遇到的问题编译程序，在仿真软件中运行程序，首先进行手动调试，选择坐标轴，然后控制快、进运动，程序无错误，接着进行自动调试，用开关代替各个位置的传感器，原位传感器得到信号，Y开始快进，此时理论上只有下一个控制传感器能控制其X工进运动，然而在实际调试中，通过按动各个传感器开关按钮，

15、发现其他传感器的按动也控制了X的工进，解决方法，在起始快进的时候程序上加上各个控制位置的常闭互锁，防止后续传感器的控制凌乱，导致不能准确控制，在控制到加工位置是否到位后，用按钮控制时，需要控制按钮的先后顺序，如果先后顺序不同，则达成的目的不同。当仿真程序调试完成后，讲程序传至PLC控制器中，按照线路连线，再进行模拟调试，自动程序模拟正常，当手动模拟时，按下手动开关，再按进、退开关，发现不能让那个控制轴的运动，经检查，发现手动开关是点触开关，若要进行手动控制，则应该一直按住手动开关，才能使其处于手动模式。结 论通过本次实训，掌握了PLC控制器的液压控制系统开发流程，熟练并掌握了各种液压元件的技术

16、参数和使用方法，熟悉了使用梯形图编写液压系统的控制软件，并且最后调试好硬件，实现实验目的。通过此次综合练习，提高了我们的综合动手能力，进一步掌握了X-builer的应用，包括所编梯形图中问题的发现，问题的解决，也对利用梯形图编制循环加工程序有了进一步的掌握，自我总结本次PLC程序控制器实习，将以前所学的PLC与液压原理相结合，通过PLC梯形程序进行控制，实现对所设计零件的自动手动加工，在起初的零件设计阶段，我们最初局限于示例参考题目中，轴类零件的车削加工，以至于起初的设计都为轴类零件，且加工过程也和例题相似，后来经过探讨和老师的指点，决定进行台阶的回型铣削。在液压系统的设计时，要确定液压缸的各

17、项参数，以及各个状态的负载力，也必须算出液压缸在各种工作状态的流量，其流量决定着工作轴的快进速度、工进速度、快退速度，如果流量与加工切削不合适，在加工过程中，容易引起切削力不足，零件的加工质量粗糙度无法达到要求，所以液压缸流量的控制是加工运动的关键。在本次实训中，主要任务是程序的编制，通过程序的编制进一步掌握了X-builer的应用，包括所编梯形图中问题的发现，问题的解决，例如在编制所设计零件的加工控制梯形图时，由于是台阶的回型铣削，需要设计循环控制程序，在程序的编制中应注意前一运动环节和后一运动环节的相互制约，在任意一个面的铣削中，由于设计采用来回走刀的路线，则要进行垂直于切削方向上的延时进给，这样既能保证加工精度，也能保证加工效率，避免某一方向上的空走刀，当此面加工结束后，理论上进行下一个面的加工，实际上需要各个位置到位的信号，应该注意两钟情况，1，当正向工进到位时，此面的加工也到位，则进行下一面的加工；2，当反向工进到位时，此面的加工也到位，则先自动进行正向回位，回到检测位置，即下一面的加工起点，进行下一面的加工。如果不考虑2钟情况，则在实际加工过程中，不能确定毛坯的大小，不能确定零件此面加工完成后到位是否在下一面的加工起点，所以需要条件进行判断及控制，通过此次程序编制过程，进一步熟练利用辅助M线圈来进行梯形