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

2、点顺序表、系统功能设计、 PLC控制电路原理图、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旨令的应用。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

3、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）：2D图i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gq3遊sqlsqOsq4 5L 2。亠StO Stl Sts S13 St4图2液压缸A控制X方向移动，液压缸B控制丫方向移动零件加工工艺过程及其位置控制1. 原位传感STO检测到位，丫快进2. 丫快进到位，传感器SQO测到信号，X工进3. X工进到位，传感器ST4测到信号，丫工进，延时4. 延时0.5s, 丫工进到位，X工退5. X

4、工退到位，传感器ST1测到信号，丫工进，延时6. 延时0.5s, 丫工进到位，X工进7. 开始循环加工，直到X工退时传感器SQ1 ST4或者X工进时SQ1 ST1 测到信号， 丫工进8. 丫工进到位，传感器SQ3测到信号，X工退，延时9. 延时 0.5s, X 工进到位， 丫工退10. 丫工退到位，传感器SQ1测到信号，X工退，延时11. 延时 0.5s, X 工进到位， 丫工进12. 开始循环加工，直到丫工退时传感器SQ1 ST3或者丫工进时SQ1 ST3测到信号，X工退13. X 工退到位，传感器 ST1 测到信号， 丫工退，延时14. 延时0.5s, 丫 工退到位，X工进15. X工进到

5、位，传感器ST3测到信号，丫工退，延时16. 延时0.5s, 丫 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测到信号，丫工退18. 丫工退到位，传感器SQ1测到信号，X工进，延时19. 延时 0.5s, X 工进到位， 丫工进20. 丫工进到位，传感器SQ3测到信号，X工进，延时21. 延时 0.5s, X 工进到位， 丫工退22. 开始循环加工，直到丫工退时传感器SQ1 ST2或者丫工进时SQ2 ST2测到信号，X快退23. X快退到位，传感器ST0测到信号，丫快退24. 丫 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

6、，画出动作循环图如下（图3）：d帖孤切工祜坏rl.J.屯陥L¥工他 FX匚洞延则OY T工闲5Y工遇址时&OL ¥丄退址冲冷赵进工迴延时少 YxikS Y丄退封-科厂 T进 巾X a£ L进M吋出 工退4 灯I 一丄L时注 Lii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成。液压回路图如下图（图4）:5YA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 工作台质量 m仁400kg 工进行程Lg=100mm工进速度 Vg

7、=200mm/min 导轨动摩擦卩d=0.1工作电机转速n=3500r/min工件及夹具最大质量m2=5.5kg快进快退最大速度Vk=4.5m/min导轨静摩擦卩s=0.2静摩擦负载 Fs= (m1+m2 卩 s=0.2x (400+5.5) x10=811N动摩擦负载 Fd=卩d?( m1+m)匂=405.5N工作负载 Fe=P/ ( n Deh) =3410 N.m液压缸机械效率 r=0.9快进(快退)启动 F=Fs=811N 推力F仁F/n=901.1N恒速 F=Fd=405.5N 推力 F仁F/t=450.6N工进 F=Fe+Fd=3410+405.0=3815.5N 推力 F仁F/

8、n=4239NA1、A2,推杆直径d,腔直径D且满足D=v2d无杆腔与有杆腔的有效面积取背向压为 0.5Mpa?106)=16.3CM 2取整 D=5cmA2=( n D2)/4=946mm 2A1=F0/(P1-1/2 ?P2)=4239/(3-0.8/2) 液压缸内径D= V (4A1/ n ) =0.046m=46mmd=3.6cm实际 A1= ( n D2) /4=1963mm2A=A1- A2=1017mm 2快进阶段液压缸压力计算 启动时 P1=F/A=901.1/1017=0.886mpa恒速时 P2=(F+A 2?P)/A=(450.6+946 ?0.5)/1017=0.908

9、mpa 工进阶段P3=(F+A1 ?P2)/A1=(4239+946 ?0.5)/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+A1 ?P2)/A2=(450.6+1963 ?0.5)/946=1.51mpa流量计算快进恒速 q=A?Vk=1017x4.5x10 3x10-6=4.58(L/min )工进阶段 q=A1?Vg=1963x200x10 -6=0.393 ( L/min )功率计算 快进恒速 工进阶段 快退阶段快退阶段 q=A2 ?Vk=946x4.5x1 0 -6x103=4.26(L/min )P=P

10、2?q= (3)/60=69.3wP=P3?q=(3)/60=32.1wP=P2.q=(3)/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=1.3qp >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 ),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 6.3

11、N 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 220RMB3.2液压回路得点顺序表X快进1YAX快退2YAX工进/退3YA丫快进4YA丫快退5YA丫工进/退6YAX手动进+-X手动退-+-丫手动进-+-丫手动退-+-X工进+-+-X快进+-X工退-+-X快退-+-丫工进-+-+丫快进-+-丫工退-+

12、丫快退-+-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专感器输入；pic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个输出端口控制丫轴快进，共进，快退三个缸即 Y4/Y5/Y6 4.2 PLC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

13、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M13M14X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

14、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Y11YAY22YAY33YAY44YAY55YAY66YAY7主轴电机4.4画出电气原理回路设计STU SQO ST

15、4SQ3ST3SQruSTQ4STlX0芳X2話港注沃 X7 ；匸芒L帝XEK14菩話艺囱益一遵ruSEclQigaTA吕乏BNlcme瓷 111£ KS& 口口口曼<KM -咅-柔-亞7 -話一瓷g4.5流程图开始手动进54 时 0.1仃进结束Y怏进片FX 丁.进1TYT进1X匸退7延时5sSTOST4STL仃进i税X工退1灵仃退T宅否到位X工退延时0. 5sYESSQlX工退LS'llYESxr.&廷时0. 5sY：进YESYT.退牛 Y工退+5s1FX工进% ,F是否刮位NOFYT退-址时a延时0- 5sSU：i是否到位YESX快退* Y快退结束S

16、'10延时0* 5s4.6 PLC程序设计KE7VDE1： D101 1 朋动TQ1 1SITO>聚站电机l< 1急悟泵站电机HE7NCHR1CYT11 11 >王轴启血王辅电机3711_王轴电机眄即陋YQ筋TTM21 1_1 1M-1_C>腳启动庖站电机手动王轴电机111自功话行自珂运行a® +aiyj<-b-1签工退HI3LkaeI IHLE!tZLTOH4ISHZ4L-1.- M1 IL-1L-lL-1t工18却工谜垃工ifi融电机 m：进手动回tfi戒魁M33SD戒进IS手动回taM-吒工讲*iTiajiiKua:rrii4h工逼siis

17、saaiItK""M1/4国i回桂IT® TDH T15+rjjttsB 寸HETH： HEI IMI0卜心手功回位那工通啊工更II-:TMTLI I叭工遊smHEZVESEIII1B订上STI手动回总幻工迅 TOH城工避ILDXT1LDsrqSTI11®打工谊临工逬SmOREL-3XZIB15 -i_LZI-匸功回叵MID弗L-1fIZ®+YI®N13HmORK工遇叮工邊fl0XS Ixl- 手张回位H30辽退4135辽iflSS寸BITHOfiE15L3【工刼时RZK5啊NL6VLLZ1MIZ11x1IZIC >辽退 手动醐

18、"工进 垃工进 TI2HTTTOI1K18lOTHUl17X0SQI+T工逊 5T3«14L4xl®UL2C>Ilfl< IOf Tfl夏工退延肘sra 辽遇BZTftORKIBHETOIKK£0HETOIKKMETOKKSETYDRE23jrerroRK24J(ETTQRKIllms112巧N15pHZl Ul- 珂回位y工退1 P1 1!M工理g761 1IflH辽退rxaNLBnUBNL&KI®WL7klriaXLZML35卜工工进5T3NL7H14JCL&KL3NLBSTIKL3XL2NL8NiaN19rl&

19、#171;IBN19rl«N33；.一世匚世啤工遊証时XL3xaeKUOSTI疋VF卄'工运TZ®X5Ld-手动06MIS TOB T5辽：&証时ni6X5RZLL4LZIIX手动回位 XI® 灯工迸+X工进15Q3LZ1L4LZFII® 手动回竝50EL.-1rialt2D M-K35HBR2L15M1此工逼 手讪盹 T工退NL9T工退TDKT65辽退碰时ixb-手动回忙N20卜I工逆 TOJT醉 5IZ1L4墟工遥 着快退IZb- 爭动a®旳工遊IV24METIfOFJ 2fiMEITOEJ ZTMET£29HET

20、枕鹅3D4 TON5XI5I I_Izl原点惶矍甲X5N21MC手动回位y*决退HETVOKK31Y3yiTORK323TE7WOEKjiarfiUM345工退N37丫工退N196IAJfErrtijRB：35HU:丄也第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

21、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， 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

22、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