液压回路PLC仿真控制的介绍与使用

1、目录摘要：21 绪论31.1 PLC的发展简史及定义31.2 液压传动的组成32 PLC的基本组成及其工作原理42.1 PLC的硬件结构42.2 PLC的工作原理43液压传动控制调节元件43.1概述4按用途分类4按控制方式分类53.2方向控制阀53.2.1 单向阀的分类53.3换向阀64 PLC在液压回路中的应用84.1YQS-B 型液压气动综合实验台简介84.2 性能与特点84.3 实验内容94.4 技术参数94.5 面板操作说明104.5.1 液压面板上部说明104.5.2 液压面板下部说明11操作注意事项：124.6 速度换接回路液压系统图144.7液压系统图分析15电磁铁动作顺序表15

2、4.7.2 PLC的I/O地址分配表15程序编码表154.8梯形图程序16参考文献18谢辞19液压回路PLC仿真控制fff（ffffffffffffffffffffffffffff）摘要：液压传动相对于机械传动来说是一门新技术。随着流体力学、自动控制、计算机技术的不断发展，液压传动技术已经发展成为包括传动、控制、检测技术、机电一体化的一门完整的自动化技术，并且在工业生产、设备控制等各个方面都得到了广泛应用。而传统的液压试验台控制方式灵活性差，难以完成较复杂的控制。PLC具有控制系统构成简单，易于编程、通用性强、抗干扰能力强、可靠性高、体积小维护方便，可在线修改、设计与调试周期短等突出特点。因此

3、有必要对传统的液压回路实验台进行技术改造，或在新型实验台设计中采用新型的PLC控制系统，以取代老式的控制方式，提高系统的整体性能。关键词：可编程控制器；液压实验；控制Abstract: The hydraulic transmission relative to the mechanical drive is a new technology. As the fluid mechanics, automatic control, computer technology continues to develop, hydraulic drive technology has developed

4、into including the transmission, control, detection technology, electromechanical integration of a complete automation, and industrial production, equipment control and other aspects widely used. The traditional way of flexible hydraulic test stand control is poor, difficult to complete a more compl

5、ex control. PLC control system constitutes a simple, easy to program, versatile, anti-interference ability, high reliability, small size, easy maintenance, online changes, and shorter design cycle and debug prominent feature. It is essential to the traditional hydraulic circuit bench technological t

6、ransformation, or in the design of new experimental platform used in new PLC control system to replace the old control, to improve overall system performance. Keywords: PLC; hydraulic test; control1 绪论1.1 PLC的发展简史及定义在可编程控制器问世之前，继电器、接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器，接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设

7、计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器、接触器控制，使用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。为了解决这一问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置作出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单。1

8、.2 液压传动的组成液压传动是用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式，主要利用液体的压力能来传递能量。液压传动大体上由以下几部分组成：（1）动力装置 动力装置是指能将原动机的机械能转换成液压能的装置，它是液压传动的动力源。对液压系统来说是液压泵，其作用是为液压系统提供压力油。（2）控制调节装置 它包括各种阀类元件，其作用是用来控制工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构按要求工作。（3）执行元件 执行元件是指缸和马达，是将压力能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的作用下输出力和速度，以驱动工作机构作功。（4）辅助装置 除以上装置外的其他元器件都称为辅助装置，如油箱、过滤器

9、、蓄能器、管接头等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质 工作介质指传动液体，在液压系统中通常称为液压油。2PLC的基本组成及其工作原理2.1 PLC的硬件结构可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）·存储器（RAMROM）·输入输出单元（IO）电源和编程器等几部分组成。其结构框图如图所示。2.2 PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，这个过程分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间成为扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，

10、复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等。PLC梯形图扫描原则，先左后右，自上而下，逐句扫描，执行程序。3液压传动控制调节元件3.1概述液压传动控制调节元件主要是指各类阀。它们的功能是控制和调节流体的流动方向·压力和流量，以满足执行元件所需要的启动、停止、 运动方向 、力或力矩、速度或转速、动作顺序和克服负载等要求，从而使系统按照制定的要求协调地工作。无论是哪类阀对它们的基本要求都是动作灵敏、使用可靠、密封性能好、结构紧凑、安装调整、使用维护方便、通用性强等。控制

11、阀的分类3.1.1按用途分类按阀的用途可分为：（1）方向控制阀（如单项阀、换向阀）（2）压力控制阀（如溢流法阀、顺序阀）（3）流量控制阀（如节流阀、调速阀）这三类阀还可根据需要组合成组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀、电磁溢流阀等，这样使得结构紧凑、连接简单，并提高了效率。3.1.2按控制方式分类按阀的控制方式可分为（1）开关或定值控制阀 这种阀借助于手轮、手柄、凸轮、电磁铁、压缩气体、压力液体等来控制流体的通路，定值地控制流体的流动方向、压力和流量，她们统称为开关阀，多用于普通液压于气压传动系统（2）比例控制阀这种阀多用于输出输入成比例的点信号来控制流体的通路，使其实现按一顶的规律成比例地控制

12、系统中流体的流动方向、压力和流量，它多用于开环程序控制系统（3）伺服控制阀这种阀能将微小的电器信号转换成大的功率输出，以控制系统中流体的流动方向、压力和流量，它多用于高精密、快速响应的闭环控制系统（4）电液数字控制阀这种阀是用数字信息直接控制的阀，它用以控制系统中流体的流动方向、压力和流量。3.2方向控制阀方向控制阀的主要作用是控制系统中流体的流动方向，其工作原理是利用阀心和阀体之间相对位置的改变来实现通道的接通或断开，以满足系统对通道的不同要求。 方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。3.2.1 单向阀的分类单向阀控制流体只能向一个方向流动、反向截止或有控制的反向流动。单向阀按其功能分为普通

13、单向阀、液控单向阀等。 普通单向阀简称为单向阀，它是控制流体只能正向流动，不允许反向流动的阀，因此又称为逆止阀或止回阀。 单向阀的主要性能是正向最小开启力、正向流动时的压力和反向泄露量。单向阀可安装在泵的出口处，防止系统中的流体冲击而影响泵的工作；还可用来分隔通道，防止管路间的压力互相干扰等。液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许流体双向流动的单向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成，液控单向阀与普通单向阀不同之处是多了一个控制油路K，当控制油路未接通压力油液时，液控单向阀就像普通单向阀一样工作，压力油只从进油口流向出油口，不能反向流动。当控制油路油控制压力输入时，活塞顶杆在压力油作用下向右移动

14、，用顶杆顶开单向阀，使进出油口接通。若出油口大于进油口就能使油液反向流动。3.3换向阀换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀。是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。又称克里斯阀，阀门的一种，具有多向可调的通道，可适时改变流体流向。工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而人右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。换向阀的性能和特点1）滑阀的中位机能 各种操纵方式的三位四通和三位五通式换向滑阀，阀芯在中间位置时，各油口的连通情况称为换

15、向阀的中位机能。其常用的有“”型、“”型、“”型、”型、“”型等。分析和选择三位换向阀的中位机能时，通常考虑：（1） 系统保压 P口堵塞时，系统保压，液压泵用于多缸系统。（2） 系统卸荷 P口通畅地与T口相通，系统卸荷。（H K X M型）（3） 换向平稳与精度 A、B两口堵塞，换向过程中易产生冲击，换向不平稳，但精度高；A、B口都通T口，换向平稳，但精度低（4） 启动平稳性 阀在中位时，液压缸某腔通油箱，启动时无足够的油液起缓冲，启动不平稳。（5） 液压缸浮动和在任意位置上停止 电磁换向阀电磁换向阀是用电磁铁的推力来推动阀芯运动以变换流体流动方向的控制阀，简称电磁阀。电磁换向阀有滑

16、阀和球阀两种结构，通常所说的电磁换向阀为滑阀结构，称球状或锥状阀芯的电磁换向阀为电磁换向座阀，也称电磁球阀。电磁换向阀的主要性能要求为：1，换向性能在规定的工作条件下，电磁阀通电后能否可靠地换向，断电后能否可靠地复位。2，压力损失电磁换向阀的压力损失由液流流过电磁换向阀的阀口时产生的流动损失和节流损失组成。3，内泄露量电磁换向阀的内泄露量是指在规定的工作条件下，处于各个不同工作位置时，从高压腔到低压腔的泄露量。4，换向和复位时间从电磁铁通电到阀芯换向终止所需要的时间，复位时间是指从电磁断电到阀芯回复到初始位置所需要的时间。5，换向频率在单位时间内所允许的最大换向次数6，使用寿命电磁阀使用到主要

17、零部件损坏，不能进行正常的换向和复位动作，或者使用到其主要性能指标明显恶化超过了规定指标所经历的换向次数。电磁换向阀的品种繁多，按其工作位置数和通路数的多少可分为二位三通、二位四通、三位四通等；按其复位和定位形式可分为弹簧复位式、钢球定位式、无复位弹簧式；按其阀体与电磁铁的连接形式可分为法兰连接和螺纹连接；按其所配电磁铁的结构形式可分为干式和湿式，每一类又有交流、直流、本整等形式，而且所需电源电压又有好多种，因而在其结构上存在很多差别。溢流阀：一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流

18、量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）。实际应用中一般有：作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。溢流阀一般有两种结构：1、直动型溢流阀 。2、先导型溢流阀4 PLC在液压回路中的应用4.1YQS-B 型液压气动综合实验台简介该实验台是根据液压气动传动、气动控制技术等通用教材设计而成，集可编程控制

19、器和各种气动元件模块，液压元件模块为一体，除可进行常规的气动、液压基本控制回路实验外，还可进行液压，气动组合应用实验及液压、气动技术课程设计。实验台采用PLC 控制方式和继电器控制两种方式，使学生在掌握传统的继电器控制之外，学习PLC 编程控制，并具备PLC 控制与计算机通讯以及在线调试等实验功能，其完美结合了气液技术和电气PLC 控制技术，适用电工、机电一体化等专业实训考核。4.2 性能与特点1、实验台采用立式双面台设计，电气控制为上置式安排。A 面为实阀演示实验，B面为气动综合实验。2、控制面板为A.B 面单独控制，每面都配有PLC和継电器两种控制，电气系统为独立控制模式，互不干扰，并采用

20、安全24V 电压。3、液压实验台设置了系统油温上升显示和系统压力卸荷手动控制；4、液压实验台元件采用工业用实物阀体，可以达到实际现场操作的目的。5、液压系统在工作中压力不大于6.3Mpa的条件下，液压元件无漏油现象。6、液压站配置有流量控制阀，可根据要求调整所需导流的流量。7、气动实验台气源采用无油静音空气压缩机提供，具有噪声低（65db）的特点，气体无油无味，清洁干燥。8、操作台采用T型铝合金型材制作，配合特殊设计的元件模块，可以随意地组合搭接各种实验回路；4.3 实验内容A 面液压实验台1、液压传动系统组成示范演示实验。2、液压传动各元、部件结构及工作原理观摩、拆装实验。3、十一种液压回路

21、组态画面演示及控制实验。4、液压基本回路实验B 面气动实验台1、常用气动元件的功能演示2、气动基本回路实验4.4 技术参数A 面液压实验台1、主要参数电机：M3P4H523 功率：2.2KW 转速： 1420r/Min 电压：380V 泵： FA-11B 额定排量：11ml/rev 额定压力：7MPa B 面气动实验台1、主要参数压缩机排气量：0.024m3/min 噪声：<50db(静音) 电机功率：175W 电压：220V 转速：2860r/min 容积:45LYQS-B型气动液压PLC 综合实验台外型尺寸：1600×900×1800mm4.5 面板操作说明液压面

22、板上部图 液压面板上部说明A1、可编程控制器（PLC）：实现自动控制。工作时用数据线将PLC 与电脑连接（也可以直接用手持编码器实现控制）通过电脑编写控制语句或梯形图给PLC发出指令，实现自动控制。A2、PLC 输出区： PLC 的信号输出端口与之相对映信号指示灯。工作时将电磁铁信号插头插入PLC 的信号输出端口，根据实验要求编程控制。A3、PLC 输入区： PLC 的信号输入端口与按钮。工作时将开关量信号插头插入PLC的信号输入端口，根据实验要求编程控制。1、PLC 的输出端口信号灯，2、PLC 的两芯信号输出端口，3、PLC 的输入端口控制按钮，4、PLC 的四芯信号输入端口，5、PLC与

23、继电器转换旋钮。液压面板下部图 液压面板下部说明A1、手动控制区：单电磁铁两芯信号输出端口与手控按钮。工作时将电磁铁两芯信号插头，插入两芯信号输出端口，用手操作按钮控制电磁铁的通断，操作必须一一对应，如:YA1端口对应YA1 按钮。A2、压力继电器控制区：压力继电器四芯信号输入端口、电磁铁信号输出端口以及控制按钮。工作时将压力继电器四芯信号输入插头，插入压力继电器四芯信号输入端口，电磁铁两芯信号插头，插入阀A 两芯信号输出端口，按下控制按钮。A3、温度显示及控制区：工作时适时温度显示与加热控制。根据实验要求给油箱加温，控制窗口为百位数，“+”号为加，“-”号为减。加热时，首先选择实验温度，再将

24、温控旋钮21转至“加热”。A4、双电磁铁控制区：手动操作双电磁铁工作。工作时将双电磁铁两芯信号插头，插入两芯信号输出端口阀I和阀II，用手操作旋转按钮控制电磁铁的通断。A5、行程开关控制区：行程开关的四芯信号输入端口、电磁铁两芯信号输出端口以及控制按钮。工作时将行程开关的四芯信号输入插头，插入行程开关的四芯信号输入端口，双电磁铁两芯信号插头，插入两芯信号输出端口。操作时必须对应连接。如：行程开关I对应双电磁铁I,并包括控制按钮I，以此类推。A6、主系统控制区：定、变量泵的启动与停止，电磁溢流阀的卸荷与关闭，冷却与加热以及总停控制。工作时先确定总停按钮为开启状态，即顺时钟旋转一定角度，自动升起为

25、开。根据实验要求启动定量泵或变量泵，按钮为自锁按钮，按下为开，弹起为关。温度控制按钮按下时，将温控仪与加热管连通。电磁溢流阀按钮按下为卸荷，弹起为关闭。1、单电磁铁两芯信号输出端口，2、单电磁铁信号输出控制按钮，3、单电磁铁两芯信号输出端口（压力继电器配合使用），4、压力继电器四芯信号输入端口，5、压力继电器工作控制按钮，6、7、双电磁铁两芯信号输出端口，8、双电磁铁信号输出控制旋钮，9、温控仪温度显示窗口，10、温控仪温度设置窗口，11、行程控制开启按钮，12、行程控制停止按钮，13、行程开关四芯信号输入端口，14、行程开关工作指示灯，15、电磁铁工作指示灯，16、双电磁铁两芯信号输出端口，

26、17、液压泵工作指示灯，18、变量泵卸荷控制按钮，19、变量泵启动、关闭按钮，20、定量泵启动、关闭按钮，21、温控开关，22、总停按钮。操作注意事项：1、在实验回路连接好后，确保油路连接无误后再通电，启动油泵电机；2、定量齿轮泵所用的溢流阀起安全阀作用，不要随意调节；3、实验面板为“T”型槽结构，液压元件均配有可方便安装的过渡板，实验时，只需将元件挂在“T”型槽中即可；4、实验油路连接均采用开闭式快换接头，实验时应确保接头连接到位，可靠；5、实验台的电器控制部分，为PLC 控制原理图见附录。其输出直接控制电磁阀，并带有发光管指示；其输入每二个输入为一组：即“X0，X1，X2，X3”，“X4，

27、X5，”，.“X10，X11，X12”四组，分别对应输出“Y2，Y3”，“Y4，Y5”.等，且每组的的两个输出互锁；通过转换开关设置PLC 运行方式：“运行”为输入端直接控制。液压系统主要由：动力元件（油泵）-执行元件（油缸或液压马达-控制元件（各种阀）-辅助元件和工作介质等五部分组成。1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的

28、压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。 5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和电动机实现能量转换。 液压传动的优缺点 1、液压传动的优点（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为

29、工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。 2、液压传动的缺点 （1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低。PLC 控制系统图4.6速度换接回路液压系统图4.7液压系统图分析该液压回路电磁铁动作顺序表如下表所示。其动作循环为：当通电后，1ZT有电，液压缸实现快进；当压下行程开关2XK时，3ZT有电，进油走调速阀，实现工进；当压下行程开关3XK，4ZT有电，缸二向右运动；而压下行程开关4XK时，2ZT有电，缸一实现快退；当压下行程开关1XK时，4ZT断电，缸二实现快退；当压下行程开关5XK时，系统卸荷。通过PLC编程使液压系统完成如下顺序动作：缸一快进、工进、缸二向右运动、缸一快退、缸二快退、系统卸荷。4.7.1电磁铁动作顺序表工步1ZT2ZT3ZT4ZT5ZT缸一快进缸一工进缸二快进缸一快退缸二快退卸荷4.7.2PLC的I/O地址分