PLC控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例及其發(fā)展

1、青 島 濱 海 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文引言隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，以往單純的只靠機(jī)械傳動(dòng)的生產(chǎn)技術(shù)正在被淘汰，在生產(chǎn)活動(dòng)中，越來(lái)越多的生產(chǎn)技術(shù)是多種傳動(dòng)方式相結(jié)合的產(chǎn)物，比如半自動(dòng)液壓車(chē)床就是由液壓傳動(dòng)和電氣來(lái)控制刀架運(yùn)動(dòng)，來(lái)完成機(jī)械工件的加工。與此同時(shí)，眾多先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)被個(gè)人、企事業(yè)機(jī)構(gòu)及國(guó)家科研機(jī)構(gòu)提出并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，而如何實(shí)現(xiàn)它們的半自動(dòng)或自動(dòng)控制，將是以后面臨的一個(gè)首要問(wèn)題。本論文圍繞著PLC控制技術(shù)的應(yīng)用、液壓系統(tǒng)的優(yōu)越性和PLC用于液壓控制的可行性分別作了一系列的介紹。通過(guò)分析PLC的特點(diǎn)和液壓系統(tǒng)的控制方式，來(lái)最終實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的PLC控制，并對(duì)PLC用于液壓系統(tǒng)控制的發(fā)

2、展前景做了詳細(xì)的闡述。正文一、可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介1、PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可以編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?？傊删幊炭刂破鳎≒LC）是一種以微處理器為核心，帶有指令存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。2、PLC的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前，PLC

3、主要由以下幾大部分組成，如圖1所示。圖1 PLC基本組成（1）CPU（中央處理單元）CPU是中央處理器（Central Processing Unit）的縮寫(xiě)，它是PLC的核心和控制指揮中心，主要由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，并集成在一塊芯片上。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。（3）輸入、輸出接口電路輸入、輸出（I/O）接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備相連的部件。PLC將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠接受和處理的信號(hào)，通過(guò)用戶(hù)程序的運(yùn)算，把結(jié)果通過(guò)輸出模塊輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）電源PLC一般采用220伏交流電源，經(jīng)

4、整流、濾波、穩(wěn)壓后變換成供PLC內(nèi)部電路工作時(shí)所需的直流電壓。（5）外設(shè)接口外設(shè)接口是在主機(jī)外殼上與外部設(shè)備配接的插座，通過(guò)電纜線(xiàn)可配接編程器、計(jì)算機(jī)等。（6）I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展接口用來(lái)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶(hù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過(guò)主機(jī)的范圍時(shí)，可通過(guò)I/O擴(kuò)展接口與I/O擴(kuò)展單元相連接，以擴(kuò)充I/O點(diǎn)數(shù)。3、PLC的特點(diǎn)（1）可靠性PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連線(xiàn)電子元件。它的連線(xiàn)打打減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如：冗余的設(shè)計(jì)。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC有較高的易操作性。它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)

5、，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言。編程出錯(cuò)率大大降低。（2）易操作性對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。（3）靈活性PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記

6、符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、應(yīng)用而拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。以上特點(diǎn)使用PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)今后PLC控制系統(tǒng)還會(huì)得到更廣泛的使用。4、PLC的應(yīng)用PLC在不斷的發(fā)展，其性能在不斷的完善、功能在不斷的增強(qiáng)。目前其主要功能有以下幾方面：（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制開(kāi)關(guān)量的邏輯控制是工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制。PLC的輸入和輸出信號(hào)都是通/斷的開(kāi)關(guān)信號(hào)。對(duì)控制的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制，從幾十個(gè)到成千上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，均可以通過(guò)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。在開(kāi)關(guān)量的邏輯中，PLC是繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)

7、品。用PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制遍及許多行業(yè)，如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制、電梯運(yùn)行控制、冶金系統(tǒng)的高爐上料、汽車(chē)裝配線(xiàn)、啤酒灌裝生產(chǎn)線(xiàn)等。（2）模擬量控制PLC能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制。如果配上閉環(huán)控制PID模塊后，可對(duì)溫度、壓力、液面高度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)過(guò)程控制。如鍋爐、冷凍、反應(yīng)堆、水處理、釀酒等。機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制PLC可采用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的速度與位置進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制。如金屬切削機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。（3）通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信模塊及遠(yuǎn)程I/O控制模塊，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間的通信；實(shí)現(xiàn)PLC分散控制、

8、計(jì)算機(jī)集中管理的集散控制，增加系統(tǒng)的控制規(guī)范，甚至可以使整個(gè)工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。（4）數(shù)據(jù)處理PLC具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算及函數(shù)運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序、檢索等功能；還可以完成數(shù)據(jù)采集、分析和處理功能。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，也可以傳送給其他智能裝置或打印機(jī)打印。較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理一般應(yīng)用在大、中型控制系統(tǒng)中。（5）PLC實(shí)際應(yīng)用舉例PLC的實(shí)際應(yīng)用比如：電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制；傳送帶控制；電梯控制與運(yùn)行；交通燈的自動(dòng)循環(huán)；機(jī)械手的操作；液體混合裝置和機(jī)床的自動(dòng)控制等等。5、PLC的分類(lèi)目前，PLC的分類(lèi)方法有以下三種。（1）按結(jié)構(gòu)形式分P

9、LC按結(jié)構(gòu)形式分為整體式PLC和模塊式PLC兩種。 整體式PLC 如圖2所示，整體式PLC是將I/O接口電路、CPU、存儲(chǔ)器、穩(wěn)壓電源封裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼兩側(cè)分別裝有輸入輸出接線(xiàn)端子和電源進(jìn)線(xiàn)端，并在相應(yīng)端子接有發(fā)光二極管以顯示輸入、輸出狀態(tài)。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。 圖2 整體式PLC 模塊式PLC 如圖3所示，模塊式PLC為總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，在總線(xiàn)板上有若干個(gè)總線(xiàn)插槽，每個(gè)插槽上可安裝一個(gè)PLC模塊。不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，可根據(jù)具體情況配置相應(yīng)的模塊。模塊式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配置靈活，對(duì)被控對(duì)象應(yīng)變能力強(qiáng)，易于維修。 圖3 模塊式PLC （2）按I/O點(diǎn)數(shù)分PLC按I

10、/O點(diǎn)數(shù)分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)四種微型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)在64點(diǎn)以?xún)?nèi)，程序存儲(chǔ)容量小于1KB。具有定時(shí)、技術(shù)等功能。因其具有超小型尺寸，故可鑲嵌在小型機(jī)器或控制器上，因此有著十分廣泛的應(yīng)用前景。小型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)在范圍在64256點(diǎn)之間，程序存儲(chǔ)容量小于3.6KB。除了具有邏輯運(yùn)算功能、定時(shí)、計(jì)數(shù)等基本功能，而且有少量的模擬量I/O、通信功能。它是PLC中應(yīng)用最多的產(chǎn)品。中型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間，程序存儲(chǔ)容量小于13KB?？赏瓿奢^為復(fù)雜的系統(tǒng)控制，其多為模塊式結(jié)構(gòu)。大型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，程序存儲(chǔ)容量大于13KB。強(qiáng)大的通信連網(wǎng)功能可以和計(jì)算機(jī)構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)，以

11、及更大規(guī)模的過(guò)程控制，形成整個(gè)工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)多為模塊式。（3）按功能大小分PLC按功能分為低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)三種。低檔機(jī)主要以邏輯運(yùn)算為主的PLC，可實(shí)現(xiàn)順序控制、條件控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制。一般用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程。中檔機(jī)中檔機(jī)擴(kuò)大了低檔機(jī)的定時(shí)和計(jì)數(shù)范圍，加強(qiáng)了對(duì)開(kāi)關(guān)量、模擬量的控制，提高了數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，加強(qiáng)了通信聯(lián)網(wǎng)能力?？捎糜谛⌒瓦B續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。高檔機(jī)在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)管理、中斷管理、智能控制和遠(yuǎn)程控制能力，進(jìn)一步加強(qiáng)了通信連網(wǎng)功能。適用于大規(guī)模的過(guò)程控制。二、CPM2A系列可編程序控制器此設(shè)計(jì)采用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2

12、A型40點(diǎn)PLC，其輸入控制點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出控制點(diǎn)為16點(diǎn)，為整體式結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部資源分配如下：1、內(nèi)部繼電器（IR）區(qū)IR區(qū)分為以下三大部分：（1）000009共十個(gè)通道作為輸入通道即輸入繼電器區(qū)，其中000和001用于CPU單元，其余8個(gè)通道用于擴(kuò)展單元。（2）010019共十個(gè)通道作為輸出通道即輸出繼電器區(qū)，其中010和011用于CPU單元，其余8個(gè)通道用于擴(kuò)展單元。（3）020049和200227共58個(gè)通道928點(diǎn)為內(nèi)部輔助繼電器區(qū)，該區(qū)的繼電器沒(méi)有實(shí)際輸入輸出端子與之聯(lián)系，所以不能用于實(shí)際的輸入輸出操作，他們的使用與輸入輸出繼電器完全相同。另外，其未使用的通道或點(diǎn)也可以作為內(nèi)部輔助繼

13、電器使用。2、特殊輔助繼電器（SR）區(qū)（1）SR區(qū)228255共有28個(gè)通道，是由系統(tǒng)定義有特殊功能，比如25315具有PLC上電后第一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON。（2）232252通道是以通道為單位使用。232249通道既可以有系統(tǒng)定義功能，也可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。（3）250、251通道只能通過(guò)系統(tǒng)定義功能，不可以作為內(nèi)部輔助繼電器使用，其余通道使用方式類(lèi)似。3、暫存繼電器（TR）區(qū)（1）CPM2A具有編號(hào)為T(mén)R0TR7的8個(gè)暫存繼電器，暫存繼電器的編號(hào)要冠于TR。（2）在編寫(xiě)程序時(shí)，暫存繼電器用于復(fù)雜邏輯梯形圖中的分支點(diǎn)之前的ON/OFF狀態(tài)，合理使用可以簡(jiǎn)化程序。（3）同一編號(hào)的暫存繼電器

14、在同一程序段內(nèi)不能重復(fù)使用。4、保持繼電器（HR）區(qū)（1）該區(qū)有編號(hào)為HR00HR19的20個(gè)通道，每個(gè)通道16位，共有320個(gè)繼電器，其使用方法同內(nèi)部繼電器一樣，但保持繼電器的通道編號(hào)必須冠于HR。（2）保持繼電器具有斷電保持功能，其斷電保持功能通常有兩種方法：當(dāng)以通道為單位作數(shù)據(jù)通道時(shí)，斷電后在恢復(fù)供電時(shí)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；當(dāng)以位為單位與KEEP指令配合使用時(shí)、或做成自保持電路時(shí)，斷電后在恢復(fù)供電時(shí)，該位保持掉電前的狀態(tài)。5、輔助記憶繼電器（AR）區(qū)（1）輔助記憶繼電器區(qū)共有AR00AR23的24個(gè)通道384個(gè)點(diǎn)，其主要內(nèi)容為PLC的工作狀態(tài)信息。（2）輔助記憶繼電器用來(lái)存儲(chǔ)PLC的工作狀態(tài)信

15、息，如擴(kuò)展單元連接的臺(tái)數(shù)、斷電發(fā)生的次數(shù)等，用戶(hù)可根據(jù)其狀態(tài)來(lái)了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況。6、鏈接繼電器（LR）區(qū)鏈接繼電器區(qū)共有LR00LR15的16個(gè)通道256點(diǎn)，通道編號(hào)冠于LR。在PLC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)交換的接口，在沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中可作為內(nèi)部繼電器使用。7、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TC）區(qū)（1）定時(shí)器和計(jì)數(shù)器在中是統(tǒng)一編號(hào)的，編號(hào)范圍是000255，共有256個(gè)。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器又各分為兩種，即普通定時(shí)器TIM和高速定時(shí)器TIMH，普通計(jì)數(shù)器CNT和可逆計(jì)數(shù)器CNTR。（2）由于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是在同一TC區(qū)，它們是統(tǒng)一編號(hào)（稱(chēng)為T(mén)C號(hào)）。一個(gè)號(hào)既可以分配給定時(shí)器，也可以分配給計(jì)數(shù)器，但所有的定時(shí)器和計(jì)

16、數(shù)器的TC號(hào)不能重復(fù)。（3）系統(tǒng)掉電時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，計(jì)數(shù)器保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)不變。8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（DM）區(qū)（1）DM區(qū)共有1536個(gè)通道，其通道編號(hào)用4位十進(jìn)制數(shù)且冠于DM組成。通道地址范圍分為以下三部分：（2）DM0000DM2447為程序讀寫(xiě)區(qū)，用戶(hù)可以自由使用，其中，DM2000DM2021為故障履歷記錄區(qū)。（3）DM6144DM6599為只讀區(qū)，用戶(hù)不能用程序改寫(xiě)其中的內(nèi)容。（4）DM6600DM6655為系統(tǒng)設(shè)置區(qū)，用來(lái)設(shè)定各種系統(tǒng)參數(shù)。三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、液壓傳動(dòng)的定義液壓傳動(dòng)是一種依靠液體流動(dòng)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和能量的機(jī)械裝置。其工作過(guò)程是先將機(jī)械能轉(zhuǎn)為液壓能進(jìn)行傳輸，然后將液壓能轉(zhuǎn)為機(jī)

17、械能用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。2、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成（1）動(dòng)力元件，是為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能的元件，包括葉片泵、柱塞泵、齒輪泵等，如圖4所示。 圖4 液壓泵 （2）執(zhí)行元件，是液壓系統(tǒng)最后執(zhí)行做功，將液壓能重新轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件，包括活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、伸縮式液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸，如圖5所示。 圖5 液壓缸 （3）控制元件用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中液體的流量、壓力和方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的控制作用。例如，溢流閥、調(diào)速閥和方向閥，如圖6所示。 圖6 電磁換向閥 （4）輔助元件起到輔助作用的元件，如油管、油表、油箱等，如圖7所示。 圖7 油管 （5）工作介質(zhì)是液壓傳動(dòng)中用于傳遞能量的乳化液或液

18、壓油。3、液壓基本回路液壓基本回路包括有方向控制回路、速度控制回路、壓力控制回路和多缸工作控制回路。（1）方向控制回路方向控制回路包括換向回路和鎖緊回路兩種。換向回路由于控制液壓系統(tǒng)中的液流方向，改變執(zhí)行原件的運(yùn)動(dòng)方向；鎖緊回路是指能使液壓缸在任意位置上停留，且停留不會(huì)在外力作用下移動(dòng)位置的回路。（2）速度控制回路速度控制回路包括調(diào)速回路、增速回路和速度換接回路三種。調(diào)速回路是指通過(guò)調(diào)節(jié)流量的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的速度調(diào)整；增速回路又稱(chēng)快速運(yùn)動(dòng)回路，其功能是使執(zhí)行元件獲得必要的高速以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率；速度換接回路可以在車(chē)床中使用，其功能是使車(chē)床中存在的不同速度的進(jìn)給得以平穩(wěn)的轉(zhuǎn)化

19、。（3）壓力控制回路壓力控制回路包括調(diào)壓回路、卸荷回路、保壓回路、增壓回路、減壓回路、平衡回路、背壓回路等七種。調(diào)壓回路是系統(tǒng)的壓力保持穩(wěn)定或?yàn)榱税踩薅ㄏ到y(tǒng)的最高壓力的回路；卸荷回路是在液壓設(shè)備短時(shí)間停止的工作期間，不關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，讓油液不去推動(dòng)執(zhí)行元件直接回油箱的一種回路，以減少能量損耗提高系統(tǒng)的使用壽命；平衡回路是為了防止立式液壓缸工作及其工作部件在懸空停止期間自行下滑，或在下行運(yùn)動(dòng)中由于自重造成失控等不穩(wěn)定因素而設(shè)置的一種保護(hù)回路。（4）多缸工作控制回路多缸工作控制回路包括有順序動(dòng)作回路、同步回路和互不干擾回路等。順序動(dòng)作回路用于多個(gè)液壓缸按著預(yù)定的順序動(dòng)作，進(jìn)行工件定位、夾緊、加工等；

20、同步回路是使兩個(gè)或多個(gè)液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相對(duì)位置不變且速度相同的回路；互不干擾回路是指多個(gè)液壓執(zhí)行元件在液壓系統(tǒng)中互不受影響的一種回路。4、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)平穩(wěn)，在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常情況下可以認(rèn)為不可壓縮，由于油液有吸振能力，并且在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故液壓傳動(dòng)不會(huì)像機(jī)械機(jī)構(gòu)那樣引起振動(dòng)扣沖擊，使得傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向。質(zhì)量輕、體積小，液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏。承載能力大，液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬(wàn)噸輪船操舵機(jī)和萬(wàn)

21、噸水壓機(jī)等。容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，在液壓傳動(dòng)中，通過(guò)流量閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)凋速，并且凋速范圍很大，容易獲得極低的速度。易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過(guò)載，避免發(fā)生事故。液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑，由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作，采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車(chē)床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向通過(guò)液壓元件是非常容易控制的，再加上電氣

22、裝置的配合，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)上應(yīng)用非常普遍。便于實(shí)現(xiàn)“三化”，液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化也易于設(shè)計(jì)和組織專(zhuān)業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。（2）缺點(diǎn)液壓元件制造精度要求高，由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格；實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難，液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)；油液易受溫度的影響，由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作；不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力，

23、由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力；油液中混入空氣易影響工作性能，油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響； 油液容易污染；油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。發(fā)生故障不易檢查和排除。5、 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展（1）液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)工業(yè)部門(mén)及農(nóng)林牧漁等許多部門(mén)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，而且愈先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就愈多。（2）在造紙、紡織、塑料、橡膠、等輕工行業(yè)，其造紙機(jī)、紡織機(jī)、注塑機(jī)、橡膠壓塊機(jī)等機(jī)械設(shè)備上都大量使用著液壓系統(tǒng)。（3）在礦山、石油、冶金、壓力加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量，而其的重量相對(duì)于其他傳動(dòng)方式

24、來(lái)說(shuō)又較小，所以更有廣泛的應(yīng)用。例如礦井支架、石油鉆井平臺(tái)、高爐爐頂設(shè)備、鋼坯連鑄機(jī)、板帶扎機(jī)壓下系統(tǒng)、壓力機(jī)、快鍛機(jī)、等設(shè)備上液壓系統(tǒng)被廣泛地使用著。（4）其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽車(chē)等行業(yè)，液壓系統(tǒng)也是重要的組成部分。至于航天、軍工等廣泛采用先進(jìn)技術(shù)的部門(mén)，液壓系統(tǒng)更.機(jī)傳動(dòng)技術(shù)中的交流變頻技術(shù)的發(fā)展是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)奪回不少液壓驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用范圍，但在大功率驅(qū)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，液壓系統(tǒng)還是被廣泛應(yīng)用著。四、PLC用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、可靠性高、穩(wěn)定性好一般PLC允許輸入信號(hào)峰值比微機(jī)大得多。它與外部電路的聯(lián)系均經(jīng)過(guò)光隔離器，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并有多種保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)故

25、障，能使液壓系統(tǒng)迅速作出反應(yīng)，必要時(shí)可迅速停止。2、編程簡(jiǎn)單、使用方便目前PLC普遍采用繼電器控制形式的“梯形圖”編程方式，易于被車(chē)床操作人員所掌握。3、維護(hù)便捷、檢修省時(shí)PLC具有完善的監(jiān)控、診斷功能，如有醒目的內(nèi)工作狀態(tài)、通信功能、輸入/輸出狀態(tài)和異常狀態(tài)等顯示。車(chē)床加工過(guò)程中各個(gè)控制環(huán)節(jié)的故障都可以用代碼來(lái)表示，大大提高了維修效率。五、PLC控制液壓傳動(dòng)實(shí)例1、PLC在半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床中應(yīng)用的可行性（1）用PLC控制的系統(tǒng)或設(shè)備功能完善、可靠性高，因此用PLC控制取代繼電器控制已是大勢(shì)所趨。有些繼電器控制系統(tǒng)或設(shè)備，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行實(shí)踐證明其設(shè)計(jì)是成功的，若欲改用PLC控制，可以在原繼電

26、器控制電路的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)合理的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)出具有相同功能的PLC控制程序。（2）在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中，電氣原理圖可分為主電路和控制電路兩部分。使用PLC就是用其程序取代繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的控制電路的控制功能。因此，PLC的輸入端一般連接一些主令電器，如按鈕、限位開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等；而輸出端一般連接接觸器、繼電器、電磁閥等。（3）PLC輸入端、輸出端與外部連接的電路稱(chēng)為I/O配線(xiàn)圖。配合梯形圖或程序清單，就可以組成PLC控制系統(tǒng)。通常情況下，PLC只起邏輯控制作用，不直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如只控制電動(dòng)機(jī)、繼電器的何時(shí)通電斷電及通斷電多長(zhǎng)時(shí)間等（4）PLC在半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床中主要控制電動(dòng)機(jī)及繼電器的

27、通斷電，還有時(shí)間限制等等。比如1YA通斷電，可以控制卡盤(pán)的加緊和放松，另外還可以控制前后刀架的縱向橫向運(yùn)動(dòng)，即可手動(dòng)，亦可自動(dòng)，體現(xiàn)了PLC的強(qiáng)大功能及PLC控制液壓系統(tǒng)可行性。2、半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床（1）機(jī)械加工工廠里用得最多的機(jī)床是車(chē)床。一個(gè)機(jī)械加工工廠里所加工的零件有一半以上是由車(chē)床加工出來(lái)的。車(chē)床是用來(lái)加工各種盤(pán)類(lèi)零件的外圓、端面、內(nèi)孔、臺(tái)階以及錐面等的一種高效率機(jī)床。（2）這里提到的半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床便是車(chē)床的一種，其設(shè)有前后兩個(gè)刀架，由四個(gè)液壓缸分別控制其橫向進(jìn)給與縱向進(jìn)給，刀架上可裝多把刀具以供同時(shí)或分別切削，借助PLC控制和液壓驅(qū)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的半自動(dòng)循環(huán)。（3）半自動(dòng)多刀液壓車(chē)

28、床能實(shí)現(xiàn)前后刀架的橫向快進(jìn)、橫向工進(jìn)、橫向快退、橫向工退、縱向快進(jìn)、縱向工進(jìn)、縱向快退、縱向工退及卡盤(pán)的放松、夾緊等動(dòng)作。（4）半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床（如圖8所示） 圖8 半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床 （5）半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床液壓系統(tǒng)控制圖，詳見(jiàn)見(jiàn)附錄1半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)草稿 。圖9中雙聯(lián)泵為液壓系統(tǒng)供油，夾緊缸控制卡盤(pán)的夾緊和放松，兩個(gè)橫向進(jìn)給缸負(fù)責(zé)前后刀架的橫向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)縱向進(jìn)給缸負(fù)責(zé)前后刀架的縱向運(yùn)動(dòng)，兩位四通閥、三位四通閥分別用于控制各種運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)（如進(jìn)給缸、夾緊缸的運(yùn)動(dòng)），調(diào)速閥用于調(diào)速，單向閥用于方向控制等。3、半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床液壓系統(tǒng)動(dòng)作要求（1）泵的控制啟動(dòng)：M得電，電動(dòng)機(jī)

29、運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)雙聯(lián)泵向系統(tǒng)供油。停止：M失電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，泵停止向系統(tǒng)供油。（2）卡盤(pán)的動(dòng)作放松工件：1YA得電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵減壓閥電磁閥1左位手動(dòng)閥左位夾緊缸有桿腔；回油路線(xiàn)為夾緊缸無(wú)桿腔手動(dòng)閥左位電磁閥1左位油箱。夾緊工件：1YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵減壓閥電磁閥1右位手動(dòng)閥左位夾緊缸無(wú)桿腔；回油路線(xiàn)為夾緊缸有桿腔手動(dòng)閥左位電磁閥1右位油箱。（3）前刀架橫向運(yùn)動(dòng)橫向快進(jìn)：2YA、4YA得電 3YA、11YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥2右位液壓鎖1橫向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔快速伸出活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的橫向快進(jìn)；回油路線(xiàn)為橫向進(jìn)給缸1有桿腔液壓鎖1電磁閥2右位電磁閥6油箱。 圖9 半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床液壓系統(tǒng)控制

30、圖 橫向工進(jìn)：4YA、11YA得電 2YA、3YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥2右位液壓鎖1橫向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔緩慢伸出活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的橫向工進(jìn)；回油路線(xiàn)為橫向進(jìn)給缸1有桿腔液壓鎖1電磁閥2右位調(diào)速閥1油箱。橫向快退：2YA、3YA得電 4YA、11YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥2左位液壓鎖1橫向進(jìn)給缸1有桿腔快速縮回活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的橫向快退；回油路線(xiàn)為橫向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔液壓鎖1電磁閥2左位電磁閥6油箱。橫向工退：3YA、11YA得電 2YA、4YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥2左位液壓鎖1橫向進(jìn)給缸1有桿腔緩慢縮回活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的橫向工退；回油路線(xiàn)為橫向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔液壓鎖1電磁閥2左位調(diào)速閥1油箱。（

31、4）前刀架縱向運(yùn)動(dòng)縱向快進(jìn)：2YA、6YA得電 5YA、12YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥3右位液壓鎖2縱向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔快速伸出活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的縱向快進(jìn)；回油路線(xiàn)為縱向進(jìn)給缸1有桿腔液壓鎖2電磁閥3右位電磁閥7油箱?？v向工進(jìn)：6YA、12YA得電 2YA、5YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥3右位液壓鎖2縱向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔緩慢伸出活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的縱向工進(jìn)；回油路線(xiàn)為縱向進(jìn)給缸1有桿腔液壓鎖2電磁閥3右位調(diào)速閥2油箱?？v向快退：2YA、5YA得電 6YA、12YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥3左位液壓鎖2縱向進(jìn)給缸1有桿腔快速縮回活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的縱向快退；回油路線(xiàn)為縱向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔液壓鎖2電磁閥3左位電

32、磁閥7油箱?？v向工退：5YA、12YA得電 2YA、6YA失電，進(jìn)油路線(xiàn)為泵電磁閥3左位液壓鎖2縱向進(jìn)給缸1有桿腔緩慢縮回活塞桿實(shí)現(xiàn)刀架的縱向工退；回油路線(xiàn)為縱向進(jìn)給缸1無(wú)桿腔液壓鎖2電磁閥3左位調(diào)速閥2油箱。（5）除此還有后刀架的橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)（同前刀架）。其進(jìn)油路線(xiàn)和回油路線(xiàn)以此中類(lèi)推。（6）半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床的控制面板設(shè)計(jì)圖（如圖10所示）。設(shè)計(jì)草稿見(jiàn)附錄2。 圖10 半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床的控制面板 4、PLC控制要求能控制泵的啟動(dòng)與停止，能控制卡盤(pán)的夾緊與放松，能控制前刀架的橫向快進(jìn)、橫向工進(jìn)、橫向快退、橫向工退、縱向快進(jìn)、縱向工進(jìn)、縱向快退、縱向工退和后刀架的橫向快進(jìn)、橫向工進(jìn)、橫

33、向快退、橫向工退、縱向快進(jìn)、縱向工進(jìn)、縱向快退、縱向工退，且能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的時(shí)間設(shè)定，有過(guò)載保護(hù)等。5、I/O地址分配根據(jù)控制要求，得出PLC的 I/O地址分配（如表1所示）。 表1 I/O地址分配 6、實(shí)際接線(xiàn)圖根據(jù)I/O地址分配，做出PLC的實(shí)際接線(xiàn)圖，如圖11所示。7、程序設(shè)計(jì)根據(jù)下面的要求和I/O分配表，設(shè)計(jì)出的程序如下：程序使用COM指令，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，使用MOV和BSET對(duì)前一種狀態(tài)進(jìn)行清零。0.01控制液壓泵的啟動(dòng)和停止；0.02控制卡盤(pán)夾緊或放松；0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10控制前刀架的橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)；0.11、1.00、1.0

34、1、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06控制后刀架的橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)。 圖11 PLC實(shí)際接線(xiàn)圖 8、梯形圖 根據(jù)程序要求，試設(shè)計(jì)出控制半自動(dòng)多刀液壓車(chē)床的梯形圖，如圖12所示。具體調(diào)試設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)附錄3。 圖12 梯形圖9、指令語(yǔ)句表根據(jù)梯形圖，寫(xiě)出指令語(yǔ)句表（如圖13所示）。圖13 指令語(yǔ)句表六、PLC控制的發(fā)展前景隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器也得到了迅速發(fā)展。今后，PLC主要面向兩個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展。1、方便靈活和小型化工業(yè)上大部分的單機(jī)自動(dòng)控制只需要檢測(cè)控制參數(shù)，而且執(zhí)行的動(dòng)作有限，因此小型機(jī)需求量十分巨大。小型化發(fā)展是指體積小、價(jià)格低、速度快、功能強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展

35、。即整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加配置的靈活性，降低成本。尤其體積小巧，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備?，F(xiàn)在國(guó)際上一些著名的PLC生產(chǎn)大公司，幾乎每年都推出一些小型化、甚至微型化的PLC新產(chǎn)品。2、強(qiáng)大功能和大型化對(duì)鋼鐵工業(yè)、化工工業(yè)等大型企業(yè)實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制一般比較復(fù)雜，尤其是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠的自動(dòng)控制。因此，PLC需要向大型化發(fā)展，即向大容量、高可靠性、高速度、高功能及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。即I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。3、其他發(fā)展方向PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛，不斷加強(qiáng)通訊功能，新器件和模塊不

36、斷推出，高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊，編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)，發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)，采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式，追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)論近20年來(lái)PLC技術(shù)無(wú)論在理論上還是在應(yīng)用研究上，都得到了持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，正在逐漸成為現(xiàn)代控制技術(shù)中的熱點(diǎn)技術(shù)和新的發(fā)展方向之一。通過(guò)做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲很大，并且經(jīng)歷了許許多多的事情，比如，在PLC教研室調(diào)試程序期間

37、，我先將程序按事先畫(huà)好的梯形圖輸入電腦中，然后，考備下來(lái)去PLC教研室去調(diào)試，第一次去時(shí)，感覺(jué)太好了，但好是好，程序設(shè)計(jì)的不夠好，因而回去又改，改來(lái)改去，共改了三遍，去調(diào)試了四遍，終于成功了。在此次設(shè)計(jì)中，也讓我了解PLC控制技術(shù)的重要性，了解到PLC的指令在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用，人們?cè)诶^電器控制的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新，使PLC控制與繼電器輸出相結(jié)合，使PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛，不斷加強(qiáng)通訊功能，新器件和模塊不斷推出，高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊，編程工具豐富多樣，功能不斷提高，在未來(lái)的領(lǐng)域中會(huì)有很大的發(fā)展前景。參考