千斤顶液压缸加工机床电器系统设计概述.docx
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千斤顶液压缸加工机床电器系统设计概述
课程设计报告
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前言
第一章千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设计内容
1、机床概述
2、控制要求
3、机床结构及工作循环
第二章千斤顶加工机床电器控制系统总体设计过程
1、总体方案说明
2、控制系统原理图设计
3、系统单元电路组成
4、硬件接线图
5、状态转移图
6、梯形图
7、语句表
8、程序的实现
课程设计总结
致谢
参考文献
附录
前言
组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效率专用机床。
它能完成钻、扩、铰、铣和工件的转位、定位、夹紧、输送等工序，可以用来组成加工自动线。
为了缩短加工的辅助时间，满足各工序的进给速度要求，组合机床液压系统必须具有良好的换接性能与调速特性。
因此它是一种以速度变换为主的液压系统，它的控制系统大多采用机、液、电气相结合的控制方式。
在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。
近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。
目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。
解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。
解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。
20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。
当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。
但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。
现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。
液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。
液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。
因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。
液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。
所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。
我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。
液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。
液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。
液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。
液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。
第一章千斤顶液压缸加工机床电器控制系统设计内容
一、机床概述：
本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在滑台上的左、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。
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，电磁阀动作要求如下表：
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
定位
＋
夹紧
＋
入位
＋
＋
工进
＋
退位
＋
复位放松
二、、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要求有必要的电器连锁与保护，还有显示与安全照明。
⑤控制信号说明如表3所示。
输入
输出
符号
说明
符号
说明
SA1-1
机床半自动循环控制转换开关
KM1
动力头M1、冷却泵M2接触器
SA2-1
手动定位控制转换开关
KM2
液压泵M3接触器
SA3-1
手动入位控制转换开关
YV1
1#电磁阀
SA3-2
手动工进控制转换开关
YV2
2#电磁阀
SA3-3
手动退位控制转换开关
YV3
3#电磁阀
SB1
动力头M1、冷却泵M2起动按钮
YV4
4#电磁阀
SB2
动力头M1、冷却泵M2停止按钮
YV5
5#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运行指示
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
定位指示
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
退位指示
HL8
故障指示
三、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：
工件定位工件夹紧滑台入位加工零件滑台复位夹具松开。
第二章千斤顶加工机床电器控制系统总体设计过程
一、总体方案设计
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32输入，32输出的PLC.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—48MR型PLC.
所需内存字数=（输入+输出）×10=（24+24）×10=480个
2、I/O分配表
输入
输出
符号
输入口
符号
输出口
SB1
X0
KM1
X0
SB2
X1
KM2
X1
SB3
X2
YV1
X2
SB4
X3
YV2
X3
FR1
X4
YV3
X4
SA1-1
X5
YV4
X5
SA2-1
X6
YV5
X6
SA3-1
X7
HL1
X7
SA3-2
X10
HL2
X10
SA3-3
X11
HL3
X11
KP
X12
HL4
X12
SQ
X13
HL5
X13
HL6
X14
HL7
X15
HL8
X16
3、过程设计
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、PLC控制程序设计
（1）程序设计。
根据控制要求，建立千斤顶加工机床电器控制系统控制流程图，如下图所示，表达出各控制对象的动作顺序，相互间大制约关系。
在明确PLC寄存器空间分配，确定专用寄存器材的基础上，进行控制系统的程序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程序的编制等。
（2）系统静态调试。
空载静态调试时，针对运行的程序检查硬件接口电路中各种逻辑关系是否正确，然后先调试子程序或功能模块程序，然后调试初始化程序，最后调试主程序。
调试过程中尽量接近实际系统，并考虑到各种可能发生的情况，作反复调试，出现问题及时分析、调整程序或参数。
（3）系统动态调试。
在动态带负载状况下调试，密切观察系统的运行状态，采用先手动在自动的调试方法，逐步进行。
遇到问题及时停机，分析产生问题的原因，提出解决问题的方法，同时做好详尽记录，以备分析和改进。
二、千斤顶液压缸加工机床电器系统原理图设计
1、PLC控制电路设计包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计
（1）硬件结构设计。
了解各个控制对象的驱动要求，如：
驱动电压的等级、负载大性质等；分析对象大控制要求，确定输入/输出接口数量；确定所控制参数的精度及类型，如：
对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合大PLC机型及外设，完成PLC硬件结构培植。
（2）根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路，编制I/O接口功能表。
三、硬件接线图
四、状态转移图
五、梯形图
六、语句表
0LDM8002
1SETS0
3STLS0
4LDM8000
5MPS
6ANDX005
7SETS30
9MPP
10ANDX002
11SETS20
13STLS20
14LDM8000
15SETY001
16SETY010
17SETY011
18ANDY001
19ANIX012
20SETS21
22STLS21
23LDM8000
24SETY002
25OUTT0K150
28OUTY012
29ANDT0
30SETS22
32STLS22
33LDM8000
34SETY003
35RSTY002
36ANDY003
37SETS23
39STLS23
40LDM8000
41SETY005
42OUTY006
43OUTY013
44ANDY005
45SETS24
47STLS24
48LDM8000
49MPS
50ANDX000
51MPS
52ANIX001
53OUTY000
54MPP
55SETY007
56MPP
57SETY014
58MPS
59ANDX000
60RSTY005
61OUTT1K300
64MPS
65ANDT1
66RSTY000
67RSTY007
68MPP
69RSTY014
70MRD
71ANDX004
72SETY016
73RSTY001
74RSTY010
75MPP
76ANDT1
77SETS25
79STLS25
80LDM8000
81OUTY004
82OUTY015
83SETS26
85STLS26
86LDM8000
87RSTY004
88RSTY003
89RSTY013
90STLS30
91LDM8000
92MPS
93ANDX002
94SETY001
95SETY010
96MPP
97ANDX006
98ANIX012
99SETS31
101STLS31
102LDM8000
103SETY002
104OUTT2K150
107OUTY012
108ANDT2
109SETS32
111STLS32
112LDM8000
113SETY003
114RSTY002
115ANDX007
116SETS33
118STLS33
119LDM8000
120SETY005
121OUTY006
122OUTY006
123ANDX010
124SETS34
126STLS34
127LDM8000
128MPS
129ANDX000
130MPS
131ANIX001
132SETY000
133MPP
134SETY007
135MRD
136ANDX004
137SETY016
138RSTY001
139RSTY010
140MPP
141OUTY007
142SETY014
143MPS
144ANDX013
145RSTY005
146OUTT3K300
149RSTY014
150ANDT3
151RSTY000
152RSTY007
153MPP
154ANDX011
155SETS35
157STLS35
158LDM8000
159OUTY004
160OUTYO15
161ANDY004
162SETS36
164STLS36
165LDM8000
166RSTY003
167RSTY013
168RET
169END
八、程序的实现
1、将零件装入夹具中，按下液压泵M3的启动按钮X2启动电机M3，接触器KM2得电，Y1闭合，然后按下循环控制按钮X5，循环工作指示灯Y11和M3工作指示灯Y10亮。
2、当压力达到一定值之后，X12闭合，定位转换开关X6闭合，从而使电磁阀Y2得电闭合，定位指示灯Y12亮，工件开始定位.
3、零件定位之后，开始延时，延时15S之后电磁阀Y3开始得电，加紧液压缸动作使零件固定在夹具里，同时定位液压缸退出以保证滑台入位.
4、然后按下动力头M1，冷却泵M2的启动按钮X0启动，接触器KM1得电，指示灯Y7亮，同时入位转换开关X7闭合，电磁阀Y5，Y6得电，滑台带动动力头一起快速进入加工位置,入位指示灯Y13亮.
5、入位之后，当工进转换开关X10得电时，电磁阀Y5置位，同时工进指示灯Y14亮，左右动力头开始进行两端面切削加工.当动力头到达加工终点位置即停止工进，此时检测开关X13得电闭合使Y5复位断电，延时30S后复位Y0停转.
6、退位转换开关X11闭合，退位电磁阀Y4得电动作，同时退位指示灯Y15亮，动力头开始退回原位。
7、左右动力头退回原位后，滑台复位，原位检测信号开关X14动作，复位接触器Y3，使夹具松开，取出零件。
8、复位之后既可以实现循环工作，也可以重新是转换开关X5，X6，X7，X10，X11分别得电，从而实现单独工作。
课程设计小结
本次课程设计是实现液压缸加工机床的电气控制，通过电动机带动动力头进行切削加工，由液压缸驱动快进，工进及快退。
通过此次设计，了解到了液压缸的原理和工作过程，同时掌握了PLC的设计和编程方法。
这不仅使对知识的掌握更加熟练，同时也学会了一种分析问题，解决问题的方法。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC应用方面的知识，在设计过程中尤其是自己动手编制程序时，遇到了很多困难，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握的知识不再时纸上谈兵，而是学以致用。
同时，这次课程设计让我感受到了我对学习的内容时多么的不熟练，在设计过程中总是需要翻书，还总是会出问题，同时这些问题也提醒了我哪些地方没学好，加深了对这部分知识的印象。
课程设计不仅仅是一门专业课，使我学到很多专业知识以及提升了专业技能，同时优势一门提升自我综合能力的课程，给了我莫大的发展空间，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其他能力上上也都有了提高；更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法，而这些都将为日后做准备，会使我们终身都受益匪浅。
而对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践，才能在最大程度上发掘自己。
这对于我们的将来也有莫大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中的珍贵。
致谢
在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。
首先我要感谢金老师在课程设计上给予我的指导、支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。
在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。
其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题，帮助我更加扎实的掌握了有关PLC应用方面的知识。
参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京:
化学工业出版社.2004
[2]王永华.现代电气及可编程控制技术.北京:
北京航空航天大学出版社.2002
[3]邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:
机械工业出版社.1997
[4]徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:
中国科学技术大学出版社.2001
[6]王庭有.可编程控制器原理及应用.北京:
国防工业出版社.2010
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