《基于PLC控制的液压动力滑台设计（附零件图）》13000字（论文）

II-1绪论研究目的和意义液压动力滑台能进行无极调速，并且换向过程平稳，不会产生冲击以及抖动现象。机床在完成配置后，就可以用滑台进行加工。一个好的液压动力滑台，可以让机床的性能倍增。随着科技不断创新，人们越来越擅长操控机械，液压滑台的应用领域也随之增大，越来越多的行业都开始引用滑台来进行辅助加工。我国的液压动力滑台发展至今已有四十年的历史，在我国工业中有着极高的占比。据相关数据显示，我国其它类机械只占机械总产量的15%，其余的85%都是液压动力机械。科学发展的脚步永远不会停止，机械技术也是日新月异，液压的缺点逐渐被解决，使其可以应用在更多领域。优秀的液压设计可以运用在一些大型工业设计里，它具有很多优点，例如：液压传动元件如果出现损坏，可以随时找到元件更换；液压系统可以实现无级调速，也就是在不停机的情况下可以改变速度、停机甚至是倒车。液压电机还能低速旋转，最低速度能达到每分钟一转，且稳定性较好，这是其它设备做不到的。随着技术的发展与革新，一些机械产品都在朝着自动化、高效化的方向发展。即普通机械逐渐被机电液一体化的机械所取代，普通机床加装并且使用机电液技术的零部件已成为了时代发展的潮流。车床部件液压化也越来越被人们所接受，也有越来越多的公司开始使用由液压系统进行传动的机床。我国先前的机床使用效率普遍不高，除开少量机床使用到液压系统之外，仍有大部分机床使用的就是普通的机械传动。但是自改革开放以来，我国致力于先进工业技术的发展，尤其是液压传动机床的发展。据不完全统计，我国液压机床的使用量已进入世界前五，液压机床的消费额是普通机床的四到五倍。据有关数据表明，这一数字每年还在持续增加，并且没有减少的趋势。由于我国液压的设计和生产等技术与外国有一些差距，因此增长的速度略为缓慢。工业技术的发展与一个国家是否能成为工业大国息息相关，因此国家着重发展工业技术。在二十一世纪初，随着我国在国际上地位的崛起,我国已在WTO上有了重要的话语权，为了让中华人民共和国的经济力量更加强盛，需要着力于发展我们工业技术的竞争力。其最大的意义是提高国际地位，使国家可以更方便地学习先进的国外技术。本次研究通过加大机床的进给量，在加工时运用电气元件来控制滑台的运行，从而达到加工目的。加装上电气设计的液压动力滑台可以实现机床所要求的液压动力循环，电气控制系统即PLC控制系统，还可以完美地调整工作速度。液压传动的动力滑台优点是传动平稳，加工准确，效率高。该液压动力滑台的快进、工进、快退等动作都由PLC控制面板来进行控制，更加便于实现工作循环，这使得液压动力滑台的使用率越来越高，进一步带动了机床的发展。国内外液压动力滑台的研究其他国家的动力滑台技术发展较早，整体水平更高，早在上世纪50年代，美国等发达国家就诞生了动力滑台，就可以在中小批量生产的机床上使用动力滑台。上世纪70年代后期，动力滑台与液压系统的结合使动力滑台的性能得到了进一步的提升。美国是最先将液压技术带入到机床当中的，通过给机床添加液压传动装置，电动滑台总体上处于较高水平。在生产能力和工作效率方面，日本研究出了世界第一台机电一体式的液压动力滑台，并迅速占领市场份额。不仅如此，日本在服务方面也非常到位，在全球都设有分公司或者代理点，可以随时为客户提供技术问题的解决方案。当今世界，我国机床技术与国外仍存在着较大差距，机床的生产效率也始终赶不上世界平均水平。时代带动了机床发展，使我国在这一领域的水平有了大幅度的提升。我们国家的液压滑台其实并不能满足我们自己的加工需求，即技术不能满足生产的要求。所以，优化液压动力滑台是当前的首要任务。主要从提高生产力以及增加液压动力滑台的种类这两方面深入研究。我国的液压动力滑台经过了长时间的发展，性能较以前已有了质的飞跃。但是，我国工业水平与许多发达国家相比，还有很多的不足，还有很多需要深入研究的地方。1.2.1主要研究内容本文对传动装置的总体系统和结构方案进行详细的分析设计，以使液压动力滑台的整体系统功能的稳定性、操作的简便性、自动化程度等其他方面达到设计要求，机器设计的优化非常重要，事实上，国外许多国家已经花费大量时间用来开发液压动力滑台。毕业设计的目的不是将当前开发的先进技术应用于该毕业设计中，而是根据所给数据进行合理的设计。以下是液压动力滑台的研究参考方向：（1）总体方案的拟订和论证，包括：动力滑台拖动方案的制定、系统运动方式、控制系统选择。（2）机械系统设计方案包括：驱动力线性模块机械设备组织的设计方案。进行零件图纸的设计计划和生产（3）液压传动系统设计方案：液压原理图设计方案，而且需校核设计的液压系统强度。（4）电气和控制系统设计：选择合适的PLC接线板，设计合理的内存扩展电路，设计合理的步进电机驱动电路，设计辅助电路等。要求进行电路原理图的绘制，进行电器元件选择，编制控制程序，要求完成控制系统原理图的设计，元件的选择校核、相关程序的编制。1.2.2研究方法和技术路线通过设计软件画液压自动滑台绘制图纸非常的简单快捷。对一些重要部位进行了必要的强度校核。由于升降平台实际上没有制造任何东西，因此需要进一步的改进以简化结构并降低成本，并且在小型化和轻量化方面仍有一些工作要做。1.运用理论分析法，通过阅读大量有关液压动力滑台的文献，了解国内外现有的研究成果，运用对比的方法总结液压动力滑台的优缺点，对其中包含的本次设计具有参考价值的机构进行分析，了解其设计方法及理论；2.通过PLC编程软件来实现控制系统，然后再设计液压系统。3.运用大学所学的知识，了解其载荷分布对零部件的影响。滑台介绍滑台是机械加中用以完成进给运动的机床附件，在配置相应的动力头、主轴箱及刀具后来完成相应的工序，并与相应的工件相结合实现工作的循环。动力滑台可以分为液压、机械和电动滑台。1.3.1电动滑台电动滑台是直线驱动机构，通常是由步进马达或伺服马达来进行驱动，通过滑轨的相应组合来完成滑台的直线运动。电动滑台仅需要定期的维护和检查，从而减少了售后的成本。其具有伺服电机所拥有的优点，也就是可以实现高精度的直线运动，可以在滑台上安装各种零件及设备等。电动滑台具有节能、整洁、刚性强、抗冲击力、使用时间长、操作便捷、噪音低、维护简单等优点。1.3.2液压滑台液压传动是在机械传动的基础上诞生的一种新型的传动方式，它是以液体为工作介质，通过动力元件(液压泵)将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过管道控制元件，借助执行元件(液压缸或液压马达)将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。液压执行元件也就是液压缸或液压马达的工作相对较为稳定，因为执行元件反应灵敏、惯性小、体积轻便，所以便于实现快进、停止和频繁的换向工作。液压传动还可以实现无级调速，在运动过程中进行速度的变换。由于液压系统是对液压油的压力、流量的大小和液体流动的方向来进行调节，所以更容易实现自动化，要想实现更为复杂的操作，该系统可以与电气控制系统联合使用。液压元件可以自动润滑和过载保护所以使用寿命更加长久。即使出现损坏也可找到更换的零部件，因为液压元件已经标准化。由于液压油温度的变化会影响到传动系统的的稳定性。因此在温度过低或过高的情况下，不宜使用液压传动。另一方面由于工作介质为液压油很难避免发生泄露，不应出现在传动比严格的内传动链系统中。所以选用精度较高的液压元件来避免发生泄露并防止对液压油的污染。液压系统也不适用于远距离传送进而避免产生巨大的能量损失。液压系统的维修较为复杂，需要工作人员既要具有相应的理论知识又要有相关的实践经验。1.3.3机械滑台机械滑台是其他专用机床的主体床身，在原有的床身，滑板，丝杠，变速箱等组成的基础上，进行升级。也就是把原有的普通丝杠换成滚珠丝杠，更换为直线导轨，变速箱换成电机，让滑台实现快速进给和快速退回。机械滑台结构简单、可靠性强、方便维修，其运动过程为滑台在滑座上做纵向移动，变速箱的作用和丝杠传动的配合来实现滑台的过度调节。滑台因为抗冲击性能强不会损坏刀具，进给速度慢、无爬行等现象，从而可以有效的降低工件的表面粗糙度。

2液压动力滑台总体设计2.1动力滑台技术参数以下是本次设计的液压动力系统的参数。表2.1系统参数项目指标及参数1、最大切削力(N)20000N2、运动部件总重(N)G=30000N3、工进行程为(mm)250mm4、静摩擦系数0.25、动摩擦系数0.16、滑台快进行程为(mm)150mm7、往复运动加速、减速时间（mm）250mm8、工进速度（mm/min)10～50mm/min9、快进快退速度等速(m/s)0.1m/s

2.2液压动力滑台的工作原理图2.1动力滑台简图滑台在加工过程中，主要进行两种加工：一是进行孔的加工，二是进行端面的加工。在液压滑台的工作循环中，快进快退的速度基本保持不变。可以根据加工要求适当地调整滑台行进的速度。为方便调整工进速度，一般会在机床上安装电气控制系统。安装电气控制系统之后的机床可以简单的实现快进和快退操作，还可实现自动工作循等。通过油泵对液压油进行增压，马达驱动器的液压油经滤油器从泵抽出。油液加压后，它从泵的出口传输到管道。油开始进入液压系统，经液压换向阀，调速阀等，推动液压缸发生位移，并带动旋转工作台主体完成在滚动座中的走刀运动。控制台的移动速度由单向节流阀调节。随着流进液压缸的油量的增加，导致节流阀开口变大。从而使得控制台的移动速度增加。当电子节气门关闭时，随着进入液压系统的剩余油量的减少，并且控制台的运动速度逐渐变得缓慢。由上述内容可知，油量增加滑台移动速度就越快。油量减少滑台移动速度就越慢。2.3液压滑台尺寸尺寸必须满足图2.2和表2.2的要求。

图2.2动力滑台结构简图表2.2液压滑台型号滑台型号行程根据以上数据选用HY50系列长为1000宽为500的液压滑台。平导轨适合于处理长零件，可以承受很大的压力，并且可以使零件沿着易于加工的固定轨道移动。故选用平导轨。3动力滑台液压系统设计3.1运动分析本次设计的液压系统的工况分析图如下图3.1动力滑台循环图3.2负载的分析3.2.1阻力计算（1）惯性阻力由于△u=0.1m/s，△t=0.05s(3.1)所以Fa=G△u/g△t=(30000×0.1)/(9.8×0.05)=6122N（2）摩擦阻力动摩擦阻力FUd=0.1×30000N=3000N静摩擦阻力FUJ=0.2×30000N=6000N（3）液压系统的线性模块不考虑背压以及作用力。3.2.2液压缸负载计算开始动作时，效率η取0.9。故F1=Fuj加速运动时F2=（Fud快速前进时F3=F工进时F4=(F1工退时F5=Fud/

3.2.3负载图和速度图的绘制图3.2速度位移曲线图3.3负载位移图

3.3系统主要参数的确定3.3.1初选液压缸工作压力参考表3.1最先压力为P=5MPa(3.10)表3.1设备工作压力机械类型组合机床龙门刨床工作压力A=F/Pηcm=D=4Aπ=4×1235故根据国标D=100mm,d=70mm(3.13)3.3.2液压缸面积计算无杆腔占比A1=πD2/4=3.14×100有杆腔占比A2=πD2活塞杆占比A3=πD2/4=3.14×7023.3.3最低稳定速度验算以最慢速度前进时v=10~50mm/min前进时用无杆腔入口加油，单向行程调速阀来更改速度，查出最小稳定流量qmin=0.1L/min(A1≥q满足最低速度要求。3.3.4液压缸流量压力功率计算表3.2液压缸相关计算工况负载压力背压力有效面积m速度输入流量输入功率计算公式快进启动66671.730A1=7850×10-6V380.32P=Q=(加速101360.910恒速33340.870工进142103.5pAV0.29~0.631.77P=Q=A1×V2

3.4拟定液压系统图(1)调节方式的确定在进油回路上，根据任务书的设置要求采用调速阀进行回路的节流调节，回油路上安装背油阀，来保证系统不会产生冲击以及抖动现象来达到系统的平稳运行。(2)快速回路速度换接方式选择由于要保证差动型液压缸的稳定性，根据表3.3各有各的优缺点,根据实际情况来决定使用哪种阀。使用行程阀来完成速度的改变。表3.3控制方法的比较项目使用行程阀使用电磁阀转性能1.可靠性优良2.控制灵活性小3.液压冲击力弱4.转换精度优良1.液压冲击力强2.转换精度较低3.可靠性较低4.控制灵活性大安装特点1.行程阀装在滑座上2.较繁琐3.须设置液压撞块机构（撞块长度大于工进行程）1.管路较单一2.须设置电气撞块机构3.须设置电气撞块机构电磁阀可装在液压站（或控制板）上，安装灵活性大3.5液压滑台原理图图3.4工作原理图

表3.4系统工作表动作名称信号来源电磁铁工作状态液压元件状态换向阀2电磁换向阀3快进启动按钮+--左右工进启动按钮触发行程阀SQ2+-+左左快退启动按钮触发行程阀SQ3-+-右右制动启动按钮触发行程阀SQ1中右3.6液压动力滑台的工作原理（1）快速前进当起动按钮被按下时，这时系统就会通入电流，电磁铁1YA得电，换向阀2也会得电，阀2得电之后它的的左位就连通，之后回油。在油液的压力作用下使阀2接入系统进行工作，系统油路这时候已经被打通。工作的路径如下所示：控制变量油路的工作路径—进油路：过滤器11→变量泵1→单向阀10→电磁换向阀2的左端。回油路：电磁换向阀2→油箱。换向阀B阀芯进行右移操作时，使左位直接接通到换向器工作系统。主油路的工作路径—进油路：过滤器11→变量泵1→单向阀10→换向阀3→换向阀B右端。回油路：液压缸左腔→换向阀2→单向阀6→行程阀3→液压缸右腔，之后形成差动连接。上述操作完成后系统的工作压力就不会很高，负载也会很小。就造成了液控顺序阀7关闭的现象，液压缸内部就会形成差动连接。可以分析出在底部压力的作用下，因为变量泵1总输出的流量变大了，所以移动部件会迅速向前移动。（2）工作进给移动部件运动到指定地点的时候，行程阀3就会被操纵使限位铁压下去。之后就会切断快进的油路，电液动换向阀2的工作状态不会发生改变(阀B和阀A的左位仍接入系统工作)。压力油经过调速阀4进入液压缸的左面油腔。因为油液流经调速阀，之后会使系统的压力上升，液控顺序阀9也就会被打开。单向阀6关闭时，液压缸左腔的油液就流经阀7、阀8，之后就会回油，使移动部件的工作方式变为了进给运动。主要的工作油路：进油路—过滤器11→变量泵1→单向阀10→换向阀2（左）→调速阀4→液压缸右腔。回油路—液压缸左腔→换向阀2→顺序阀7→背压阀8→油箱。工作进给时系统的压力会升高，所以变量泵1的输出流量就会自动减少，以用来适应工作进给的需求，调速阀12是用来控制移动部件进给速率的大小。（3）死挡铁停留工作进给完毕之后，滑台会碰上死挡铁停止运动。然后移动部件会滞留在死挡铁的位置，液压缸左腔油液的压力会有所升高，直到油压上升到压力继电器的调整值，压力继电器开始进行动作，并给时间继电器传递信号。时间继电器可以控制移动部件的滞留时长，直到达到时间继电器给出的滞留时长后，才发出信号通知移动部件，使移动部件返回。（4）快速退回时间继电器发出信号之后，会发生电磁铁1YA失电，2YA得电的现象。换向阀A的右位接入控制回路之后，阀2被拉入系统进行工作。移动部件返回时的特点是负载小、系统压力也不大，所以使得变量泵1的流量会自动增大，直至增大到最大。所以移动部件会快速退回，这时的油液的通路为：控制油路：进油路过滤器11→变量泵1→换向阀2→单向阀10→换向阀2右端。回油路换向阀2左端→节流阀13→换向阀2→油箱。主油路：进油路过滤器11→变量泵1→单向阀10→换向阀2→液压缸左腔。回油路液压缸右腔→单向阀5→换向阀2→油箱。移动部件快速后退，快退到要求的位置(即工进的起始位置)时，行程阀3发生复位，使回油路更为畅通，而且快退的动作不受影响。（5）原位停止移动部件退回到原位时，挡铁压下行程开关发出信号，使2YA断电，换向阀A、B都处于中位，液压缸失去动力源，移动部件停止运动。变量泵1输出的油液经单向阀10、换向阀2流回油箱，液压泵卸荷。单向阀13使泵卸荷时，控制油路中仍保持一定的压力。这样，当电磁换向阀A通电时，也可保证液动换向阀B能够正常工作。3.7液压元件的选择3.7.1液压泵的选择由液压缸运动情况分析，特点是快速运行时压力低、大流量、时间短，工进时高压、小流量、时间长，所以采用双联叶片泵或限压式变量泵。双联叶片泵冲击力小，工作性能好。限压式变量泵系统较简单，无溢流损失，系统效率较高，温升较低。考虑本机床要求系统平稳、工作可靠。就使用变量泵。（1）泵的工作压力液压缸在整个运行过程中的最高工作压力为4.4MPa，本系统采用调速控制阀对进油节流加以调速,选择的是进油管路上压力的损失为0.6使用压力继电器，溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大0.5MPaPp1=（3.5+0.6+0.5）MPa=这是小流量泵的最高工作压力（稳态），即溢流阀的调整工作压力。液压泵的额定工作压力Pr为:Pr=1.25Pp1=1.25×4.6MPa=6.大流量泵只在快速前进时向液压缸输油，快速撤退期间液压系统的压力大于快速释放期间液压系统的压力。此时，工作压力油不通过调速阀，进油路径很简单，但流经管道和阀的油总流量却变得很大。进油道的工作压力已有所消耗为0.5MPaPp2=（0.99+0.5）MPa=1.49MPa(该值是大流量离心水泵的最大压力。该值是调节液压控制阀7和8的参考。在所有工作的循环时间内，压力缸的最大压力范围是系统软件可以根据变速压力调节阀来安排各种速度变化，从而达到调节压力的目的。布置进气节气门行程阀，最高工作压力为4.4MPa，选择的是进油管路上压力的损失范围为0.6（1）泵的油量在快进时，最大流量值为23L／min,泄露系数取1.1，则可计算泵的最大流量：qvp≥K(∑qv)maxqvp=1.1×23L／min=25.3L／min在正常情况下工进时,最小溢流量的平均值为0.39L／min，若要保证正常情况下工进时的系统压力比较稳定,则应该充分考虑到溢流阀具有一定量的最小溢流值,取最小溢流量1L／min（约0.017×10−3根据以上所计算的数值,选用公称流量计量分别表示为18L／min、12

3.7.2电机的选择查功率图可得知,最大功率会出现在速度的快退阶段,其中的数值按照以下式进行计算Pp=P大泵流量qv1=18L／min（约0.3×10小泵流量，qv2=12L／min（约0.2×液压泵总效率ηp=0.75(根据快退阶段所需功率993W及双联叶片泵要求的转速，选用功率为1.1KW的Y80M2—2型的三项异步电机。3.7.3辅助元件的选择根据实际情况，选出液压元件规格如下表3.5表3.5元件和型号序号元件名称通过的最大流量q/L/min型号额定流量qn/L/min额定压力额定压降∆Pn/MPa1双联叶片泵—PV2R2-6/33515—2三位五通电液换向阀7035DY—100BY1006.40.43行程阀62.5C—100BH1006.40.44调速阀<1Q—6B66.4—续表3.55单向阀70I—100B1006.40.36单向阀29.5I—100B1006.40.37液控顺序阀28.5XY—63B636.40.48背压阀<1B—10B106.4—9溢流阀5.5Y—10B106.4—10单向阀28I—100B1006.40.311滤油器36.5XU—80×200806.40.0312压力表开关—K—6B———13单向阀70I—100B1006.30.23.8确定管道尺寸本次设计的液压缸选择差动式连接器,管内供油量大，所允许的流速u=0.4m／s（3.29）决定了其流经管道的流量qv≈24L／min(0.4×10−6m则主压力油管d的计算为d≥1130×qvv=1130×0.4×10−6d=12mm（油管的管内壁厚一般都根据不同的需要直接进行科学计算,根据油管所需要选用的液压管材料及其在管内的直径，查中国液压动力传动技术手册资料中的有关资料表示得出油管的壁厚δ.油管的材质我们选择一种冷拔式的无缝钢管尺寸为4mm根据通过各个元件的连接口大小来决定别的油管尺寸规格,测量时油管一般选用4mm×3mm3.9确定油箱油量一般取液压泵公称流量的5～7倍.V=7qv=7×30L=210L4动力滑台液压系统功能验算4.1管道系统压力损失验算4.4.1沿程压力损失表4.1流量和压力损失编号名称实际通过流量

(L／min)公称流量L／min)公称压力损失1单向阀0.392522三位五通电磁换向阀0.392523单向行程调速阀0.392554液动顺序阀0.195251.5（卸荷时压力损失）5液动顺序阀0.195106各阀局部压力损失被计算出结果之和∑△Pv如下∑△Pv=[2×105取集成块被油流通时的压力损失为∑△Pj=0.3×105P故滑台匀速前进时全部的局部压力损失为∑△P2=（8.1+0.3）×1055所以∑△P=（0.57+8.4）×105P这个控制数值主要是通过公式计算得出的数值加上了一个液压缸（由外部液压负载所驱动的数值）和用于控制系统驱动的继电器在液压调高时的控制压力(选用数值为表5×105P=Σ△P+P1+5×105式中P1P1=F0以P=（41.7+9+5）×105Pa=55.7×105这一阀数值的选用比我们估计的液压溢流阀、自动压力调节阀在压力表中的数值67×105Pa4.2发热温升的验算按工进的实际情况验算系统温升。液压泵的输出功率在工进过程中的最大流量液压泵的压力Pp1=55×105流量qvp1=12L／min(0.2×10小流量泵的功率为p1=Pp1式中ηp——液压泵的总效率。工进时大于小流量液压泵的正常卸荷，顺序阀的工作压力功率损失△P=1.5×105Pa即大于小流量液压泵的正常实际工作负荷压力Pp2=1.5×105P流量qvp2=18L／min(0.3×大于小流量液压泵的正常工作压力功率p2为p2=Pp故双联泵的合计输出功率Pi为pi=P1有效功率工进时,，液压缸的负载F=32744v=0.00083×10−3m／s（q=0.39L/min）（输出功率P0为P0=Fv=32744×0.00083W=27W系统总的发热功率Ph为Pℎ=Pi近似容量散热辐射面积意义在于一个油箱的近似容量为V=210L，油箱的近似容量散热辐射面积A为A=0.0653v2=0.065×31052m油液温升假定采用风冷，取油箱的传热系数Kt=23W／(㎡.℃)可得油液温升为∆t=Pℎ／∑K设夏天的室温为30℃，则油温为（30+28.4）℃=58.4℃（4.22）没有超过最高允许油温（50～65℃）。

5动力滑台PLC控制系统设计5.1PLC的介绍PLC是可编程控制器系统的输出部分。当程序正常运行时，CPU根据每个程序用户按照程序控制器的需求自动将其编制好并且自动保留，在同时存放于一个用户程序数据库和用户存储器之中的一个用户程序,按照一个指令循环步序步位号(或者数据地址步位号)顺序进行扫描作为一个程序周期性的指令，完成循环程序扫描,若是无法同时实现依次跳转式的指令,则从第一条程序指令发出之前，它就开始以一定的时间顺序依次重复执行一个新的用户程序,直到整个用户程序运行完成,然后再次重新执行输入指令返回第一条程序指令,开始了下次又一轮新的指令循环程序扫描。PLC稳定性强，编程简洁明了，使用起来灵活多变等。5.2PLC与继电器的比较PLC、继电器是日常中最常使用的控制元件，两者作为控制产品，它们的功能是相似的，但它们的控制逻辑是完全不同的。PLC控制的优点是比继电器控制具有更多的功能，比如模拟量的控制，微积分的控制，程序的修改也更加的方便，并且可以做到改变控制方法和控制对象。继电器控制只能实现一些简单的逻辑控制。5.3PLC在液压滑台系统中的应用随着制造业的发展和新技术的应用，工业生产对控制设备的可靠性和灵活性的要求越来越高,传统的是由继电器与接触器组合来进行控制由于其自身存在的缺陷越来越不适应目前的生产需要。PLC是可编程控制器的简称，是专为工业应用而设计的电子控制装置，具有抗干扰能力强、可靠性高、功能强、体积小、编程简单、维护方便等优点。因此，在工业生产中用PLC代替继电器、接触器控制将是必然的,现采用PLC来实现液压动力滑台控制系统的优化。5.4PLC的控制要求按操作方式分类，可以分为自动和手动两种。手动操作：使用按钮控制滑台，对每个动作单方面控制。自动操作：基于可编程逻辑技术对机床工作台进行控制。5.5PLC的选择PLC的工作的方式为：按照程序先后，时刻刷新。也就是说，当PLC运行时，CPU根据处理器根据控制请求设计与用户内存共存的程序，执行循环扫描。顺序是命令（或地址号码）。从第一个命令到程序结束，依次执行用户程序，返回到第一个命令，开始下一个扫描。在样本输入阶段PLC：要开始扫描，必须在输入、执行和样本输出三个阶段更新PLC。在模块里输入程序，然后更新输入，关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC执行程序执行阶段：按照存储用户命令的顺序扫描每个命令，通过每次操作和处理，结果记录在输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有元素都会随着程序的执行而改变。5.6控制电器的选择5.6.1元件的选择=1\*GB2⑴按钮：交流电是500V、直流电是400V；其中最高额定电流是5-15A。电路中一般选用红色。=2\*GB2⑵行程开关：选用JW2类型的组合行程开关,最多一次可以分别具有常开、常闭两个触点各5对。=3\*GB2⑶接触器：分交流接触器和直流接触器。交流接触器在机床中是最常被应用的。=4\*GB2⑷熔断器：根据液压电机的电流可选用RL1-30类型的熔断器与20A的熔断体组合使用。=5\*GB2⑸接触器：交流接触器一般都是被广泛应用在工业机床中,在本次设计中选择CJ10-10型交流接触器。=6\*GB2⑹继电器：热继电器在机械设备中的应用，主要是保护电动机防止过载。热继电器从结构上划分分为两相结构和三相结构，普遍选用两相的热继电器。机床常用的热继电器型号为JR0系列。JRO-40型热继电器的额定值为500V,40A。配有十个电流等级的热元件，每一种都有特定的电流调节范围。这都是由于电动机额定电流与热继电器的额定电流并不相同，若以需要选择电流调节适合的热元件，调整到与电动机额定电流相等，就能更好的实现过载保护。总的来讲，JR0系列热继电器功能全面，具有可以进行温度补偿与电流调节广泛的优点，并具有断相的保护功能。选用JRO-40型热继电器，热元件的电流等级为4A，调节范围为2.5-4A=7\*GB2⑺中间继电器：中间继电器在信号传输和转换电路中起着重要作用。多回路控制是可能的，并且小功率控制信号可以转换为大容量接触操作。将电动执行器投入运行。机床采用两个系列的中间继电器。5.7确定PLC输入输出接口这是在此设计中选择FX2N−表5.1输入/输出分配表输入电器输入点点动（手动）/自动转换关SAX0自动循环启动按钮SB1X1快退按钮SB2X2滑台原位行程开关SQ1X3滑台快进行程开关SQ2X4滑台共进行程开关SQ3X5输出电器输出点电磁铁1YAY0电磁铁2YAY1电磁铁3YAY2图5.1PLC的外部接线图设计说明1.转换开关有两种形态可自行转换。若希望动力滑台在自动状态运行，那么就将SA1-1调换至闭合状态；如果希望动力滑台工作在手动状态，就将开关SA1-2调换至闭合状态。2.电气设计了三个行程开关分别为SQ1、SQ和SQ3。3.两个开关按键SB1、SB2,，SB1作为动力滑台向前移动的按键;SB2做为动力滑台后退时的一个按键。

表5.2工作表动作名称信号来源电磁铁工作状态液压元件状态换向阀2电磁换向阀3快进启动按钮+--左位右位工进启动按钮挡板压下行程阀SQ2+-+左位左位快退启动按钮挡板压下行程阀SQ3-+-右位右位停止启动按钮挡板压下行程阀SQ1中位右位图5.2循环图（1）快进：转换开关调至“1”按动启动按钮，电磁铁YA1通电工作，电磁阀2的左臂与电路连接。液动换向阀2在制油液的作用下其左位接入系统工作此时由于负载较小，液压控制顺序阀7关闭，液压缸形成差动连接，低压时从属变量泵1的输出流量最大，因此动力滑块快速前进（2）工进：快进行程结束时，SQ2行程开关被压下，电磁YA3使高速行程油回路关闭，电液转向阀2的工作状态保持不动作（阀B和阀A左侧位置依旧连接到系统）。压力油必须通过速度控制阀4进入液压缸的左腔。由于系统压力变高，液压控制顺序阀9打开，单向阀6关闭。液压缸左腔油经阀7、背压阀8进入油箱，主动台转为工作进给运动。（3）延时终止停留:延时是指制动执行器在行程结束的时候进入指定位置时，SQ3的YA1、YA2断电器滞后启动平台延时，停止工进的时间和逗留延迟时间由时间继电器KT来设定（4）快退：滑台暂停时间结束后，它向YA2电磁铁供电，控制油液换向阀2的确切位置，用于吸入系统。此时系统滑压小，系统压力低，泵性能多变。由于变量泵1自动增加到最大值，因此会使动力滑台迅速返回（5）原位停止：当滑台返回初始位置时，按下SQ1行程开关，Ya电磁铁停止工作。液压缸由于液压换向阀的A和B可能同时处于换向阀的中间位置，将会自动停止横向的移动。5.8编制梯形图程序根据实际应用的情况考虑使用转换开关SA（输入端X0）来完成控制系统的设计来切换自动和点动两种工作状态。当X0为1时动力滑台的滑台处于自动工作状态；当X为0时动力滑台为点动工作状态。根据动力滑台的控制要求以及输入/输出点分配情况采用梯形图进行程序设计控制梯形图程序如图5.5所示图5.3梯形图

结论动力滑台是组合机床的重要部件，液压动力滑台是通过动力元件(液压泵)将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过控制元件，借助执行元件(液压缸或液压马达)驱动滑台实现直线或旋转运动。本次课题完成了液压动力滑台机械结构、液压系统及对应控制系统的设计。机械结构设计包括整体装配图的设计及零部件设计。设计中根据动力滑台技术参数进行结构尺寸设计，进而完成整体设计，并绘制产品装配图及零件图。液压系统设计是本次设计的重点，完成了液压系统原理图设计、液压元件的选择、液压系统的校核等基本内容。通过设计分析和校核，本次设计的液压系统和机械结构匹配，液压系统设计合理，满足使用要求。该设计控制采用PLC来进行控制，完成了plc选型、硬件电路设计、软件设计。该控制系统和机械结构、液压系统匹配，能够完成液压滑台所要实现的基本功能。本次设计对液压动力滑台进行了综合设计，设计总体能够满足结构要求及液压动力系统的参数要求。但设计中存在一定不足：设计中结构尺寸设计没有充分考虑结构的经济性；液压设计中元件的选择局限性较大，选择的元件先进性不足，有可能造成产品运动的不稳定，同时没有进行液压系统的仿真设计，不能实现液压性能模拟和修订；控制系统设计仅进行了硬件电路设计和软件设计，没有进行操作面板、元件布置图等设计。在后续设计中，可以根据实际设计要求，综合产品性能和成本，从绿色设计角度出发进行结构优化；采用液压仿真软件，进行系统仿真调试，优化液压系统；完善控制系统设计，完成控制面板及电器柜的具体设