液壓成型的模擬控制

1、一、 緒論1.1引言液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部門就越多。液壓傳動是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動有以下優(yōu)點：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實現(xiàn)往復(fù)運動，易于實現(xiàn)較大范圍的無級變速，傳遞運動平穩(wěn)，可實現(xiàn)快速而且無沖擊，與機械傳動相比易于布局和操縱，易于防止過載事故，自動潤滑、元件壽命較長，易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。液壓傳動的基本目的就是用液壓介質(zhì)來傳遞能量，而液壓介質(zhì)的能量是由其所具有的壓力及力流量來表現(xiàn)的。而所有的基本回路的作用就是控制液壓介質(zhì)的壓力和流量。1.2控制示意圖液壓成型的控制示意圖如下所示：1.3 系統(tǒng)分析 組態(tài)系統(tǒng)

2、需要15個燈：分別為a、b、c、d、e、f、b、c、d、e、L1、L2、L3L4、BZ以及對應(yīng)的數(shù)據(jù)變量，在設(shè)備窗口中需要構(gòu)建通用串口父設(shè)備和西門子S7-200PPI的子設(shè)備1.4任務(wù)說明啟動后，液壓裝置BZ亮，a、b、c、d、e、f燈亮。當(dāng)按下啟動按鈕后，L4L3L2L1逐漸變亮，當(dāng)L2燈亮?xí)r，c、d燈滅，b、e燈亮，接著L1燈亮?xí)r，b、e燈滅，c、d燈亮。液壓成形完成。停止時，L1L2L3L4逐漸燈滅。b¹、c¹、d¹、e¹保持燈亮。二 液壓成型模擬控制的總體設(shè)計2.1 設(shè)計內(nèi)容2.2 系統(tǒng)控制總框圖系統(tǒng)硬件配置機構(gòu)框圖所示，包括中央處理單元及I/O

3、擴(kuò)展單元、檢測元件（光電開關(guān)和接近開關(guān)等）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動機）等幾部分。操作人員給出操作指令并指示設(shè)備的運行狀態(tài)，機器啟停、功能切換、工況檢測、運行狀態(tài)、故障報警等，檢測元件檢測料位位置、投料結(jié)束信號，以及各部分的動作完成情況；PLC自動循環(huán)掃描各個輸入輸出點的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系跟新輸出點的狀態(tài)，通過通斷交流接觸器和電磁閥來控制電動機的啟停，從而完成從包裝箱到位到產(chǎn)品落入包裝箱內(nèi)完成計數(shù)，流動的過程，完成一個工作流程。執(zhí)行元件控制元件 輸入輸出單元中央處理單元CPU2.2 系統(tǒng)設(shè)計流程圖第三章 電器原件的選擇及I/O 分配3.1 可編程

4、控制器可編程控制器（Programmable Controller）的英文縮寫是PC，容易同個人計算機（Personal Computer）混淆，因此通常都稱其為PLC（Programmable Logic Controller）。PLC是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。3.2 電源開關(guān)和按鈕的選擇開關(guān)是用于接通和斷開電路的電器。常用的開關(guān)有

5、刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、組合開關(guān)和自動空氣開關(guān)。隨著社會和科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工廠企業(yè)車間甚至用戶都不在運用這些“古董”產(chǎn)品，被取而代之的是斷路器。斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。斷路器可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考Ｄ壳?，已獲得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的分類方式有多種，常見的有按操作方式分：有電動操作、儲能操作和手動操作

6、；按結(jié)構(gòu)分：有萬能式和塑殼式；按使用類別分：有選擇型和非選擇型；按滅弧介質(zhì)分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式；按動作速度分：有快速型和普通型；按極數(shù)分：有單極、二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式和抽屜式等。在這里我們主要介紹三種根據(jù)使用級別和分?jǐn)嗄芰拇蟮叫∫来问牵嚎蚣苁剑ㄈf能式）斷路器；塑殼式斷路器；小型斷路器。按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器、電磁起動器等。3.3 熔斷器的選擇熔斷器其實就是一種短路保護(hù)器，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過載保護(hù)。根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔

7、化，從而使電路斷開；運用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。3.4 接觸器和熱繼電器的選擇接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。它的控制對象主要是電動機、電熱設(shè)備、電焊機及電容器組等。熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹

8、系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護(hù)。繼電器作為電動機的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用3.5 I/O地址分配I/o控制分配輸入： 輸出：啟動：SB1：I0.0 a: Q0.0 f :Q0.5停止：SB2：I0.1 b: Q0.1 b:Q0.6 c: Q0.2 c:Q0.7 d: Q0.3 d:Q1.0 e: Q0.4 e:Q1.1 L1:Q1.2 L2 : Q1.3 L3:Q1.4 L4 : Q1.5 BZ:Q1.63.6 元器件清單：驅(qū)動、停止開關(guān) 品名 ：按鈕

9、開關(guān) 啟動開關(guān) 型號 ： LA38-11 （紅/綠） 觸點 ：雙觸點(一常開觸點 一常閉觸點)熱繼電器 型號 ：NR2-25G/Z 額定電流：0.1-10A接觸器 型號 ：CJIOZ-40/3 額定電壓：220V 額定電流：10A 低壓斷路器 型號：DZ5系列低壓斷路器 工作電流：0.15-50A 熔斷器 型號 ：RL1-15 工作電流：2-20A 四、PLC程序設(shè)計4.1 PLC外部控制接線圖 PLC控制系統(tǒng)的大多數(shù)I/O都屬于開關(guān)量信號，信號的連接方式與PLC、I/O模塊有關(guān)，下面主要介紹PLC常用的開關(guān)量I/O信號的連接方式、接口電路原理與I/O接口線路的設(shè)計特點。PLC控制系統(tǒng)的各種按

10、鈕、行程開關(guān)、接觸器/繼電器觸點、傳感器的檢測輸入等都屬于開關(guān)量輸入信號的范疇。開關(guān)量輸入信號一般都可以與PLC直接連接，通過接口電路轉(zhuǎn)換成內(nèi)部信號，不同PLC的輸入接口電路可能有所不同，但其工作原理類似。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力與可靠性，輸入接口電路一般都需要用光耦進(jìn)行一次與兩次電路的絕緣，接口電路通常還設(shè)計有RC濾波電路，因此輸入信號的響應(yīng)一般有10ms左右延時。該系統(tǒng)PLC外部接線圖如下圖：4.2 液壓成型的模擬控制梯形圖PLC的編程方法主要有經(jīng)驗設(shè)計法和邏輯設(shè)計法。邏輯設(shè)計是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過列寫輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。由于一般邏輯設(shè)計過程比較復(fù)雜，而且周期較大

11、，大多采用經(jīng)驗設(shè)計的方法。所謂經(jīng)驗設(shè)計是在一些典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些基本環(huán)節(jié)，適當(dāng)組合、修改、完善，使其成為符合控制要求的程序。一般經(jīng)驗設(shè)計法沒有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計風(fēng)格。一個程序設(shè)計的質(zhì)量，以及所用的時間往往與編程者的經(jīng)驗有很大關(guān)系。 根據(jù)控制要求編寫的梯形圖程序如下所示： 4.3、液壓成型的模擬控制結(jié)果 通過液壓成型模擬控制可以看出，當(dāng)按下啟動按鈕以后af都亮，由BZ開始到L1逐漸亮，與實驗的控制要求吻合，當(dāng)按下停止按鈕以后，由L1開始到BZ逐漸熄滅，也與實驗的控制要求完全一致。4.4、任

12、務(wù)結(jié)果分析 當(dāng)按下啟動按鈕I0.0以后，M0.0置位為1，定時器T37開始定時，產(chǎn)生1S的周期，當(dāng)T37上升沿計數(shù)器C1開始計時，在C1=1時，BZ以及af都亮，然后C1=2,此時L4亮，然后L3亮，然后L2亮，且c、d燈滅，b、e燈亮，然后L1燈亮?xí)r，b、e燈滅，cd燈亮，液壓成型如上圖為此時的結(jié)果。當(dāng)按下停止按鈕以后，L1L2L3L4逐漸燈滅。b、c、d、e保持燈亮。此時C1=1然后當(dāng)C1=11時，計數(shù)器復(fù)位，進(jìn)入下一輪的液壓成型工作。 實驗結(jié)果與理論的控制要求完全的吻合。 由于將輸出口的狀態(tài)傳到了組態(tài)軟件中，所以能很好的監(jiān)控實際液壓成型的運行狀況。 但是由于傳輸?shù)难舆t作用，監(jiān)控的結(jié)果比實

13、際的情況要滯后些。但并不影響監(jiān)控的準(zhǔn)確性。五、心得與體會 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ). 通過這次模具設(shè)計，本人在多方面都有所提高。通過這次模具設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計的基

14、本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。 在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 在此感謝我們的孫老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪;這次模具設(shè)計的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。 同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝