千斤顶液压缸PLC电气控制系统解析

1、摘要PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的 电子装置。 它采用可以编制程序存储器， 用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数 字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体， 易 于扩展其功能的原则而设计。 本设计中采用装在动力滑台上左， 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。主要介绍了通过PLC控制系统，设计了千斤顶液压缸加工机床 电气控制， 并设计了千

2、斤顶液压缸加工机床电气控制梯形图， 千斤顶 液压缸加工机床控制硬件配置连线图，基于PLC的机床电气控制系统 的控制电路图。关键字： 千斤顶 液压缸 PLC 电气控制 硬件接线图报告目录1设计目的错误! 未定义书签。2机床概况13. 机床结构及工作循环4 控制要求5 设计分析75.1 I/O 点数确定及PLC机型选择：75.2 I/O 分配表75.3 加工过程的设计9电路设计106.1 主电路的设计106.2 外部硬件的接线图106.3 顺序功能图116.4 程序梯形图见附录7电气元件的选择及元器件清单13148. 心得体会9. 参 考 文 献151. 设计目的通过对千斤顶液压缸加工机床PLC电

3、气控制系统设计，使学生进 一步熟悉有关PLC电气控制的理论知识，PLC的结构、组成、工作原 理，掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用 PLC进行控制的PLC系 统及控制程序设计方法和步骤， 培养同学们的工程意识和工程实践能 力。学生初步掌握PLC电气控制系统的设计方法，编程技巧以及电气 常用元器件的选型； 初步具有控制系统主电路、 控制程序的分析和设 计方法；同时使学生掌握电气线路原理图的绘制方法， 为今后走上工 作岗位应用PLC电气控制基本理论知识奠定良好的基础。2机床概况本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工， 采用装在动力滑台上 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

4、 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：(1) 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。(2) 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位。(3) 滑台入位 滑台带动动力头一起快速进入加工位置(4) 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。(5) 滑台复位 左右动力头退回原位后，滑台复位。(6) 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，电磁阀动作要求见下表所

5、示:YV1YV2YV3YV4YV5定位+夹紧+入位+工进+退位+复位放松注：“+”号表示电磁阀得电3.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 1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

6、位一工件夹紧一滑台入位一加工 零件 滑台复位夹具松开。SQ6右快进加工机床液压系统示意图左快进 SQ5左快退左工进右工进右快退SQ1SQ3OSQ4oSQ24. 控制要求:(1)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(2) 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(3) 机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整(4) 要求有必要的电气连锁与保护，还有显示与安全照明。(5)控制信号说明如下表所示输入输出文字符说明文字符说明号号SA1-1机床半自动循环控制转换开KM1动力头M1冷却泵M2接触关器SA2-1手动疋位控制

7、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运仃指示KM1动力头M1冷却泵M2运行信号HL3半自动循环工作指示KM2液压泵M3运行信号HL4疋位指示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

8、示HL8故障指示6）相关参数: 动力头电动机 M1: Y100L-6, 1.5 kW, AC380V 4.0A 冷却泵电动机 M2 JCB-22, 0.15kW, AC380V 0.43A。 液压泵电动机 M3 Y801-4, 0.55kW, AC380V 1.6A。 电磁阀 YV1-YV5: 100mA AC220V 指示灯HL1HL8: 10mA DC24V安全照明：10W 6.3V。5. 设计分析5.1 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16输入，16输出的PLC.

9、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 FX2-32MR型 PLC.5.2 I/O 分配表：PLC输入接口功能表文字符号说明输入口SA1-1机床半自动循环控制转换开关X005SA2-1手动疋位控制转换开关X006SA3-1手动入位控制转换开关X007SA3-2手动工进控制转换开关X010SA3-3手动退位控制转换开关X011SB1动力头M1冷却泵M2起动按钮X001SB2动力头M1冷却泵M2停止按钮X002SB3液压泵M3起动按钮X003SB4液压泵M3停止按钮X004FR1动力头M1冷却泵M2过载信号X014KP压力继电器油压检测信号X000SQ动力头工进终

10、点位置检测信号X015SQ1定位终点位置检测信号X016SQ2入位终点位置检测信号X017SQ3液压夹紧检测信号X020SQ4退位终点信号X021SQ5复位完成信号X022KM1动力头M1冷却泵M1运行信号X012KM2液压泵M3运行信号X013PLC输出接口功能表文字符号说明输出口YV11#电磁阀Y 000YV22#电磁阀Y 001YV33#电磁阀Y 002YV44#电磁阀Y 003YV55#电磁阀Y 004KM1动力头M1冷却泵M1接触器Y 005KM2液压泵M3接触器Y 006HL1动力头M1冷却泵M2运行指示Y 007HL2液压泵M3运仃指示Y 010HL3半自动循环工作指示Y 011

11、HL4疋位指示Y 012HL5入位指示Y 013HL6工进指示Y 014HL7退位指示Y 015HL8故障指示Y 0165.3 加工过程的设计：a. 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。b. 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，电磁阀也要能够相应的得电和断电，从而实现滑台 的准确入位和精确加工。c. 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

12、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。d. 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。6. 电路设计6.1主电路的设计电源开关及保护动力头电动机冷却泵电动机液压泵电动机变JE器6.2外部硬件的接线图KF3Q=：AC220VrnWEEA1E3. Z6.3顺序功能图二冊拠IT二I y氐 |nBMEE YE I Ym 冇 IJ?K各人位兀进I 涯 I M 丨 Y10I Ylll FP 丨 Y12-

13、XI &I Mq |Y6 I YE ?7 YlOl Ylll Yi.2l 70l TroE150nEHY5 IY6 I r? ni f Yid nil4x20HQ-r-f ?e Y3 I I 77 I ?L0l Till Y134xl?I MT HY I Y5 Y5 Y7 I Yld Till TL4 4M15reHYc I nd vulii -nK30Q宦位夹紧入位工讲退悝Mft II TY2 | Y3 巧 I Y104X22 H 恥 Y5 I 汕 I Y丄li YILl L I 伍-K16市H 托 1 氐 I Y7 I Yld YILl 趾2l T2 I-T2K150rwHTVHfB I

14、?7 | Y1 ?1D| Yll|+愆帖X7訐d M丨刑|舄I 4 灯I 丫诃Yll Y丄3-XI 7X10EH 辽丁闵可兀TIDl Y11EY14-X15*X116.4 梯形图 见附录7. 电气元件的计算与选择7.1. 熔断器选择常用的熔断器有RM10系列、RT0系列，RL系列和RC1A系列。在直接向电动机供电的电力支线中，由于要躲开电动机的启动电流， 熔断器熔体的额定的电流 I er （或自动开关脱扣器的整定电流）往往 选得较大。 各种熔断器都是由熔管和熔体两部分组成。 熔管的作用一 是安装和固定熔体， 二是使熔体断开的电弧的过程在管内完成， 以保 护人身安全。 为了加快灭弧的速度， 有些

15、型号熔断器在管内还装有灭 弧填料（如石英砂等） 。熔体也有两种类型：一种是高导电率的金属 如铜或银制成，截面较小， 称为小热容量熔断器；另一种是用电阻率 较大的金属如铅、铅锡合金或锌制成，截面较大，称之为大热容量熔注： 特点：只用于大容量线路，短流能力高，性能很好，但价格高，熔片熔断后更换不方便。特点：体积小，安全可靠，用于容量不大的电路，更换方便，熔体熔断后有指示。由于本电路设计电机类负载，多台电动机由一个熔断器保护和变压器负载，所以：熔断器FU1的选择应该满足：I FUi （1.52.5 ） I nmax+ I所以 IFU 11.5*4+6.03=12.03A熔断器FU2的选择应该满足：1

16、 FU2(1.52.5)I n所以1 FU21.5*0.43=0.65A熔断器FU3的选择应该满足：1 FU3(1.52.5)I n所以1 FU31.5*1.6=2.4A72接触器的选择常用的接触器有CJ20系列，CJ24系列，CJ24系列，CJ29系列等,本电路选择CJ20系列交流接触器：由于是电动机负载，所以接触器主触点额定电流应该满足Pn 1033U n8SPn为电动机功率（kW ,Un为电动机额定线电压（V,cos为电动机功率因数，为电动机的效率，一般取 0.80.9由此选取接触器如下表电机设备名称电机1 n(A)接触器型号电动机M1和M24.5CJ20-100电动机M31.6CJ20

17、-25元器件清单电器设备名称型号及规格额定功率额定电压数量额定电流动力头电动机M1Y100L-61.5 kWAC380V1台4.0A冷却泵电动机M2JCB-220.15kWAC380V1台0.43A液压泵电动机M3Y801-40.55kWAC380V1台1.6A电磁阀YV134E2-1025WAC220V1个100mA电磁阀YV234E2-1025WAC220V1个100mA电磁阀YV334E2-1025WAC220V1个100mA电磁阀YV434E2-1025WAC220V1个100mA电磁阀YV534E2-1025WAC220V1个100mA指示灯HL16.3V10WDC24V1只10mA

18、指示灯HL26.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL36.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL46.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL56.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL66.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL76.3V10WDC24V1只10mA指示灯HL86.3V10WDC24V1只10mA8. 心得体会PLC应用是一门实践性很强的专业课，PLC编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动 化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置， 成为实现工业自动化 的一种强有力的工具。经过这次设计我学到很多很多的的东西， 不仅巩固了以前所学过 的知识，而且学到了很多在书本上