PLC控制的液壓加工實(shí)訓(xùn)

1、第 1 章 實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊髢?nèi)容1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 能熟悉基于PLC控制的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程，并設(shè)計(jì)一個(gè)具體的氣動(dòng)/ 液壓控制系統(tǒng)。2. 熟悉并掌握各種液壓 /氣動(dòng)元件的技術(shù)參數(shù)和使用方法。3. 熟練掌握PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。4. 能熟練使用梯形圖編寫(xiě)液壓系統(tǒng)的控制軟件。5. 搭建具體硬件（含油 /氣/電路）連接，并完成軟硬件的聯(lián)調(diào)。1.2 實(shí)驗(yàn)器材計(jì)算機(jī)、液壓泵、各種液壓閥、油管、液壓接頭、PLC實(shí)驗(yàn)板、導(dǎo)線等。1.3 實(shí)驗(yàn)要求自己設(shè)計(jì)零件的批量生產(chǎn)加工工藝流程方案，要求采用液壓 /氣動(dòng)系統(tǒng)作為 動(dòng)力部件， 且不少于兩個(gè)油缸， 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工藝動(dòng)作循環(huán)及系統(tǒng)控制油路 /氣路、 電磁閥的得

2、點(diǎn)順序表、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、 PLC控制電路原理圖、PLC編程及系統(tǒng)調(diào) 試。1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 詳細(xì)說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、方案，畫(huà)出動(dòng)作循環(huán)、系統(tǒng)油路、電磁閥的 得點(diǎn)循序表、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)（手動(dòng)/自動(dòng)控制模式在操作）、PLC選型及控制電 路原理圖設(shè)計(jì)，并文字說(shuō)明。2. 詳細(xì)說(shuō)明PLC控制流程，確定輸入/輸出口，作I/O規(guī)劃。3. 設(shè)計(jì)PLC控制梯形圖，要求有自鎖、定時(shí)器、 MC及MCR旨令的應(yīng)用。4. 說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)使用的傳感器，與控制電路的接口。5. 自我總結(jié)。（說(shuō)明你在實(shí)驗(yàn)中所做的具體工作內(nèi)容， 從實(shí)驗(yàn)中所學(xué)到具體 專業(yè)知識(shí)，有何體悟。）第 2 章 系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的加工

3、工藝過(guò)程， 首先設(shè)計(jì)一個(gè)具體產(chǎn)品的加工， 畫(huà)出零件圖， 根 據(jù)零件圖及其加工工藝要求，編制加工工藝過(guò)程。2.2 零件圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所設(shè)計(jì)加工的零件如下圖（圖 1）：2D圖i工藝要求：1.毛坯大小不確定，要求保證加工臺(tái)階的精度2.3加工工藝示意圖以及動(dòng)作循環(huán)圖gq3遊sqlsqOsq4 5L 2。亠StO Stl Sts S13 St4圖2液壓缸A控制X方向移動(dòng)，液壓缸B控制丫方向移動(dòng)零件加工工藝過(guò)程及其位置控制1. 原位傳感STO檢測(cè)到位，丫快進(jìn)2. 丫快進(jìn)到位，傳感器SQO測(cè)到信號(hào)，X工進(jìn)3. X工進(jìn)到位，傳感器ST4測(cè)到信號(hào)，丫工進(jìn)，延時(shí)4. 延時(shí)0.5s, 丫工進(jìn)到位，X工退5. X

4、工退到位，傳感器ST1測(cè)到信號(hào)，丫工進(jìn)，延時(shí)6. 延時(shí)0.5s, 丫工進(jìn)到位，X工進(jìn)7. 開(kāi)始循環(huán)加工，直到X工退時(shí)傳感器SQ1 ST4或者X工進(jìn)時(shí)SQ1 ST1 測(cè)到信號(hào)， 丫工進(jìn)8. 丫工進(jìn)到位，傳感器SQ3測(cè)到信號(hào)，X工退，延時(shí)9. 延時(shí) 0.5s, X 工進(jìn)到位， 丫工退10. 丫工退到位，傳感器SQ1測(cè)到信號(hào)，X工退，延時(shí)11. 延時(shí) 0.5s, X 工進(jìn)到位， 丫工進(jìn)12. 開(kāi)始循環(huán)加工，直到丫工退時(shí)傳感器SQ1 ST3或者丫工進(jìn)時(shí)SQ1 ST3測(cè)到信號(hào)，X工退13. X 工退到位，傳感器 ST1 測(cè)到信號(hào)， 丫工退，延時(shí)14. 延時(shí)0.5s, 丫 工退到位，X工進(jìn)15. X工進(jìn)到

5、位，傳感器ST3測(cè)到信號(hào)，丫工退，延時(shí)16. 延時(shí)0.5s, 丫 工退到位，X工退17. 開(kāi)始循環(huán)加工，直到X工退時(shí)傳感器ST1、SQ2或者X工進(jìn)時(shí)SQ2 ST3測(cè)到信號(hào)，丫工退18. 丫工退到位，傳感器SQ1測(cè)到信號(hào)，X工進(jìn)，延時(shí)19. 延時(shí) 0.5s, X 工進(jìn)到位， 丫工進(jìn)20. 丫工進(jìn)到位，傳感器SQ3測(cè)到信號(hào)，X工進(jìn)，延時(shí)21. 延時(shí) 0.5s, X 工進(jìn)到位， 丫工退22. 開(kāi)始循環(huán)加工，直到丫工退時(shí)傳感器SQ1 ST2或者丫工進(jìn)時(shí)SQ2 ST2測(cè)到信號(hào)，X快退23. X快退到位，傳感器ST0測(cè)到信號(hào)，丫快退24. 丫 快退到位，程序結(jié)束2.3.2 動(dòng)作循環(huán)圖 根據(jù)加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

6、，畫(huà)出動(dòng)作循環(huán)圖如下（圖3）：d帖孤切工祜壞rl.J.屯陥L¥工他 FX匚洞延則OY T工閑5Y工遇址時(shí)&OL ¥丄退址沖冷趙進(jìn)工迴延時(shí)少 YxikS Y丄退封-科廠 T進(jìn) 巾X a£ L進(jìn)M吋出 工退4 燈I 一丄L時(shí)注 Lii圖3第3章系統(tǒng)液壓油路的設(shè)計(jì)3.1液壓回路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的液壓回路又2組回路構(gòu)成，分別控制X軸與Y軸，他們都是又三位四 通電磁換向閥，和二位三通電磁閥構(gòu)成。液壓回路圖如下圖（圖4）:5YA有關(guān)液壓回路各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算 銑刀驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率P=7.5kw 銑刀直徑DE=12mm 工作臺(tái)質(zhì)量 m仁400kg 工進(jìn)行程Lg=100mm工進(jìn)速度 Vg

7、=200mm/min 導(dǎo)軌動(dòng)摩擦卩d=0.1工作電機(jī)轉(zhuǎn)速n=3500r/min工件及夾具最大質(zhì)量m2=5.5kg快進(jìn)快退最大速度Vk=4.5m/min導(dǎo)軌靜摩擦卩s=0.2靜摩擦負(fù)載 Fs= (m1+m2 卩 s=0.2x (400+5.5) x10=811N動(dòng)摩擦負(fù)載 Fd=卩d?( m1+m)匂=405.5N工作負(fù)載 Fe=P/ ( n Deh) =3410 N.m液壓缸機(jī)械效率 r=0.9快進(jìn)(快退)啟動(dòng) 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工進(jìn) F=Fe+Fd=3410+405.0=3815.5N 推力 F仁F/

8、n=4239NA1、A2,推桿直徑d,腔直徑D且滿足D=v2d無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積取背向壓為 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) 液壓缸內(nèi)徑D= V (4A1/ n ) =0.046m=46mmd=3.6cm實(shí)際 A1= ( n D2) /4=1963mm2A=A1- A2=1017mm 2快進(jìn)階段液壓缸壓力計(jì)算 啟動(dòng)時(shí) P1=F/A=901.1/1017=0.886mpa恒速時(shí) P2=(F+A 2?P)/A=(450.6+946 ?0.5)/1017=0.908

9、mpa 工進(jìn)階段P3=(F+A1 ?P2)/A1=(4239+946 ?0.5)/1017=4.9mpa快退階段液壓缸壓力計(jì)算啟動(dòng)時(shí) P1=F/A2=901.1/946=0.952mpa恒速時(shí) P2=(F+A1 ?P2)/A2=(450.6+1963 ?0.5)/946=1.51mpa流量計(jì)算快進(jìn)恒速 q=A?Vk=1017x4.5x10 3x10-6=4.58(L/min )工進(jìn)階段 q=A1?Vg=1963x200x10 -6=0.393 ( L/min )功率計(jì)算 快進(jìn)恒速 工進(jìn)階段 快退階段快退階段 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液壓泵最高工作壓力計(jì)算,最高壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段, p=4.9mpa ,進(jìn)油路壓力 損失？P=0.3mpaPp=4.9+0.3=5.2mpa液壓缸流量計(jì)算 以快進(jìn)恒速流量 q=4.58L/min 計(jì)算 泄漏系數(shù) k=1.3qp >液壓系統(tǒng)的選擇：定量葉片泵：通過(guò)流量 6.67(L/min ),額定流量 6(L/min ),額定壓力 6.3N 選擇型號(hào) YB-6 市場(chǎng)價(jià)格 195RMB溢流閥：通過(guò)流量 6.67( L/min ),額定流量 63( L/min ),額定壓力 6.3

11、N 選擇型號(hào) YF3-10B 市場(chǎng)價(jià)格 150RMB節(jié)流閥：選擇型號(hào)L21W市場(chǎng)價(jià)格 100RMB/套兩位三通閥：通過(guò)流量 4.26(L/min ),額定流量 10(L/min ),額定壓力 6.3N 選擇型號(hào) 23D-10B 市場(chǎng)價(jià)格 150RMB三位四通閥：額定流量6( L/min )，額定壓力16N，選擇型號(hào)34DF3-E4B 市場(chǎng)價(jià)格 220RMB3.2液壓回路得點(diǎn)順序表X快進(jìn)1YAX快退2YAX工進(jìn)/退3YA丫快進(jìn)4YA丫快退5YA丫工進(jìn)/退6YAX手動(dòng)進(jìn)+-X手動(dòng)退-+-丫手動(dòng)進(jìn)-+-丫手動(dòng)退-+-X工進(jìn)+-+-X快進(jìn)+-X工退-+-X快退-+-丫工進(jìn)-+-+丫快進(jìn)-+-丫工退-+

12、丫快退-+-第4章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)了解設(shè)計(jì)零件的加工工藝需要，需要主軸電機(jī)與泵站電機(jī)，其中輸入端口有 主軸啟動(dòng)、X/Y軸選擇、手動(dòng)選擇、手動(dòng)進(jìn)、手動(dòng)退、手動(dòng)回位、循環(huán)啟動(dòng)、急 停、泵啟動(dòng)、ST0-ST4傳感器輸入、SQ0-SQ4專感器輸入；pic需要分配2個(gè)輸 出口分別控制電機(jī)與液壓泵，即 Y0/Y7,還需要3個(gè)輸出端口控制X軸快進(jìn)，共 進(jìn)，快退三個(gè)缸即Y1/Y2/Y3，3個(gè)輸出端口控制丫軸快進(jìn)，共進(jìn)，快退三個(gè)缸即 Y4/Y5/Y6 4.2 PLC的選型設(shè)計(jì)輸入端口一共需要19個(gè)地址端口，輸出端口一共需要 8個(gè)地址端口， 選擇型號(hào)為EC10-2416BTA的PLC控制器，其

13、特點(diǎn)是小機(jī)型、高配置、大容量、高速度，內(nèi)置高速處理：6路高速脈沖輸出，最大50KHZ 2路100KHZ高速脈沖輸出，程序容量達(dá)到12k，基本指令只需0.3uS，可擴(kuò)展4個(gè)模塊，主模塊24 個(gè)輸入口 /16個(gè)輸出口，其中PLC工作電壓100-240V，輸出頻率100khz, PLC 市場(chǎng)價(jià)格1320RMB4.3 I/O 口的點(diǎn)數(shù)及地址分配M1自動(dòng)運(yùn)行M2手動(dòng)運(yùn)行M3y快進(jìn)M4+X工進(jìn)M5+Y工進(jìn)M6X工退M7+Y工進(jìn)M8M9+Y工進(jìn)M10X工退M11Y工退M12X工退M13M14X工退M15Y工退M16+X工進(jìn)M17Y工退M18M19Y工退M20+X工進(jìn)M21+Y工進(jìn)M22+X工進(jìn)M23M24y

14、快退M25x快退M30X進(jìn)M31y進(jìn)M32x退M33y退T1+Y工進(jìn)延時(shí)T2Y工進(jìn)延時(shí)T3X工退延時(shí)T4X工退延時(shí)T5Y工退延時(shí)T6Y工退延時(shí)T7+X工進(jìn)延時(shí)T8+X工進(jìn)延時(shí)SB1X0泵啟動(dòng)SB2X1急停SB3X2循環(huán)啟動(dòng)SB4X3手動(dòng)ST0X4原點(diǎn)位置SB5X5手動(dòng)回位X6SQ0ST4X7ST4SQ1X10SQ1SQ3X11SQ3ST3X12ST3SQ2X13SQ2ST2X14ST2SQ4X15SQ4ST1X16ST1X17X、Y選擇X20進(jìn)X21退X22主軸啟動(dòng)Y0泵站電機(jī)Y11YAY22YAY33YAY44YAY55YAY66YAY7主軸電機(jī)4.4畫(huà)出電氣原理回路設(shè)計(jì)STU SQO ST

15、4SQ3ST3SQruSTQ4STlX0芳X2話港注沃 X7 ；匸芒L帝XEK14菩話藝囪益一遵ruSEclQigaTA呂乏BNlcme瓷 111£ KS& 口口口曼<KM -咅-柔-亞7 -話一瓷g4.5流程圖開(kāi)始手動(dòng)進(jìn)54 時(shí) 0.1仃進(jìn)結(jié)束Y怏進(jìn)片F(xiàn)X 丁.進(jìn)1TYT進(jìn)1X匸退7延時(shí)5sSTOST4STL仃進(jìn)i稅X工退1靈仃退T宅否到位X工退延時(shí)0. 5sYESSQlX工退LS'llYESxr.&廷時(shí)0. 5sY：進(jìn)YESYT.退牛 Y工退+5s1FX工進(jìn)% ,F是否刮位NOFYT退-址時(shí)a延時(shí)0- 5sSU：i是否到位YESX快退* Y快退結(jié)束S

16、'10延時(shí)0* 5s4.6 PLC程序設(shè)計(jì)KE7VDE1： D101 1 朋動(dòng)TQ1 1SITO>聚站電機(jī)l< 1急悟泵站電機(jī)HE7NCHR1CYT11 11 >王軸啟血王輔電機(jī)3711_王軸電機(jī)眄即陋YQ筋TTM21 1_1 1M-1_C>腳啟動(dòng)庖站電機(jī)手動(dòng)王軸電機(jī)111自功話行自珂運(yùn)行a® +aiyj<-b-1簽工退HI3LkaeI IHLE!tZLTOH4ISHZ4L-1.- M1 IL-1L-lL-1t工18卻工謎垃工ifi融電機(jī) m：進(jìn)手動(dòng)回tfi戒魁M33SD戒進(jìn)IS手動(dòng)回taM-吒工講*iTiajiiKua:rrii4h工逼siis

17、saaiItK""M1/4國(guó)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訂上STI手動(dòng)回總幻工迅 TOH城工避ILDXT1LDsrqSTI11®打工誼臨工逬SmOREL-3XZIB15 -i_LZI-匸功回叵MID弗L-1fIZ®+YI®N13HmORK工遇叮工邊f(xié)l0XS Ixl- 手張回位H30遼退4135遼iflSS寸BITHOfiE15L3【工刼時(shí)RZK5啊NL6VLLZ1MIZ11x1IZIC >遼退 手動(dòng)醐

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

19、#171;IBN19rl«N33；.一世匚世啤工遊証時(shí)XL3xaeKUOSTI疋VF卄'工運(yùn)TZ®X5Ld-手動(dòng)06MIS TOB T5遼：&証時(shí)ni6X5RZLL4LZIIX手動(dòng)回位 XI® 燈工迸+X工進(jìn)15Q3LZ1L4LZFII® 手動(dòng)回竝50EL.-1rialt2D M-K35HBR2L15M1此工逼 手訕盹 T工退NL9T工退TDKT65遼退碰時(shí)ixb-手動(dòng)回忙N20卜I工逆 TOJT醉 5IZ1L4墟工遙 著快退IZb- 爭(zhēng)動(dòng)a®旳工遊IV24METIfOFJ 2fiMEITOEJ ZTMET£29HET

20、枕鵝3D4 TON5XI5I I_Izl原點(diǎn)惶矍甲X5N21MC手動(dòng)回位y*決退HETVOKK31Y3yiTORK323TE7WOEKjiarfiUM345工退N37丫工退N196IAJfErrtijRB：35HU:丄也第5章PLC系統(tǒng)程序調(diào)試5.1理論上的PLC輸出對(duì)應(yīng)如下表所示輸出端口Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7輸出位置泵站電機(jī)1YA2YA3YA4YA5YA6YA主軸電機(jī)5.2 實(shí)際遇到的問(wèn)題 編譯程序，在仿真軟件中運(yùn)行程序，首先進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試，選擇坐標(biāo)軸，然后 控制快、進(jìn)運(yùn)動(dòng)，程序無(wú)錯(cuò)誤，接著進(jìn)行自動(dòng)調(diào)試，用開(kāi)關(guān)代替各個(gè)位置的傳感 器，原位傳感器得到信號(hào)， Y 開(kāi)始快進(jìn)，此時(shí)理論上只有

21、下一個(gè)控制傳感器能控 制其X工進(jìn)運(yùn)動(dòng)，然而在實(shí)際調(diào)試中，通過(guò)按動(dòng)各個(gè)傳感器開(kāi)關(guān)按鈕， 發(fā)現(xiàn)其他 傳感器的按動(dòng)也控制了 X 的工進(jìn)，解決方法，在起始快進(jìn)的時(shí)候程序上加上各個(gè) 控制位置的常閉互鎖， 防止后續(xù)傳感器的控制凌亂， 導(dǎo)致不能準(zhǔn)確控制， 在控制 到加工位置是否到位后， 用按鈕控制時(shí)， 需要控制按鈕的先后順序， 如果先后順 序不同，則達(dá)成的目的不同。當(dāng)仿真程序調(diào)試完成后，講程序傳至PLC控制器中，按照線路連線，再進(jìn)行 模擬調(diào)試， 自動(dòng)程序模擬正常， 當(dāng)手動(dòng)模擬時(shí)， 按下手動(dòng)開(kāi)關(guān)， 再按進(jìn)、退開(kāi)關(guān)， 發(fā)現(xiàn)不能讓那個(gè)控制軸的運(yùn)動(dòng)， 經(jīng)檢查， 發(fā)現(xiàn)手動(dòng)開(kāi)關(guān)是點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)， 若要進(jìn)行手 動(dòng)控制，則應(yīng)該一

22、直按住手動(dòng)開(kāi)關(guān)，才能使其處于手動(dòng)模式。結(jié)論通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)，掌握了 PLC控制器的液壓控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程，熟練并掌握 了各種液壓元件的技術(shù)參數(shù)和使用方法， 熟悉了使用梯形圖編寫(xiě)液壓系統(tǒng)的控制 軟件，并且最后調(diào)試好硬件，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。通過(guò)此次綜合練習(xí)，提高了我們的綜合動(dòng)手能力，進(jìn)一步掌握了 X-builer 的應(yīng)用，包括所編梯形圖中問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)， 問(wèn)題的解決， 也對(duì)利用梯形圖編制循環(huán) 加工程序有了進(jìn)一步的掌握，自我總結(jié)本次PLC程序控制器實(shí)習(xí)，將以前所學(xué)的 PLC與液壓原理相結(jié)合，通過(guò) PLC 梯形程序進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)所設(shè)計(jì)零件的自動(dòng)手動(dòng)加工， 在起初的零件設(shè)計(jì)階段， 我們最初局限于示例參考題目中， 軸類零件的車削加工， 以至于起初的設(shè)計(jì)都為 軸類零件， 且加工過(guò)程也和例題相似， 后來(lái)經(jīng)過(guò)探討和老師的指點(diǎn)， 決定進(jìn)行臺(tái) 階的回型銑削。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要確定液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)，以及各個(gè)狀態(tài)的負(fù)載力， 也必須算出液壓缸在各種工作狀態(tài)的流量， 其流量決定著工作軸的快進(jìn)速度、 工 進(jìn)速度、快退速度，如果流量與加工切削不合適，在加工過(guò)程中，容易引起切削 力不足，零件的加工質(zhì)量粗糙度無(wú)法達(dá)到要求， 所以液壓缸流量的控制是加工運(yùn) 動(dòng)的關(guān)鍵。在本次實(shí)訓(xùn)