Y3315型通用液壓機單步、單循環(huán)加工的PLC控制

沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計（說明書）Y32-315型通用液壓機單步、單循環(huán)加工的PLC控制級34110201號2013041102033學(xué)生姓名周宇飛指導(dǎo)教師恩志指導(dǎo)教師恩志2016年1月9日沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱 材料成型自動化 院（系）材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)材料成型及控制工程班級34110201學(xué)號2013041102033姓名周宇飛課程設(shè)計題目Y32.315型通用液壓機單步、單循環(huán)加工的PLC控制課程設(shè)計時間:2017年1月2日至2017年1月13日課程設(shè)計的內(nèi)容及要求:Y32-315型通用液壓機主缸和頂出缸工作由液壓系統(tǒng)控制實現(xiàn)，啟動后，泵啟動。主缸的動作過程為：空程快速下降、慢速下降及加壓、保壓、卸壓及回程、停止；頂出缸的動作過程為：頂出、退回、停止。液壓系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動作的實現(xiàn)。要求利用自保持法編程實現(xiàn)該液壓機單步、單循環(huán)加工控制。課設(shè)完成后，要求編寫課程設(shè)計說明書，內(nèi)容主要包括：①設(shè)備工作原理及工藝過程分析；②電磁閥狀態(tài)表；③PLC點數(shù)的確定；④I/O端口分配表；⑤功能流程圖；⑥PLC程序設(shè)計⑦程序調(diào)試等。指導(dǎo)教師 高恩志指導(dǎo)教師 高恩志負責教師 學(xué)生簽字2017年1月20年—月—0年月日Y32-315型通用液壓機單步、單循環(huán)加工的PLC控制摘要：本文闡述了歐姆龍CP1H系列可編程控制器PLC在Y31-315液壓機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了液壓機的PLC控制系統(tǒng)的總體控制方法、設(shè)計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、DO分配表、電梯的控制梯形圖及指令表，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。Y32-315液壓機結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡單。本設(shè)計對液壓機進行了PLC改造，以對液壓機進行PLC控制，進一步實現(xiàn)對壓力加工中單步單循環(huán)自動加工過程。關(guān)鍵詞：PLC：Y32-315液壓機控制；梯形圖目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 -1-課程設(shè)計的目的 -1-液壓傳動系統(tǒng)的組成 -1-\o"CurrentDocument"PLC的工作原理 -1-\o"CurrentDocument"CP1HPLC編程基礎(chǔ) -2-\o"CurrentDocument"2設(shè)計過程 -4-設(shè)備工作原理及工藝過程分析 -4-電磁閥狀態(tài)表 -5-I/O點數(shù)分配 -6-I/O端子電氣接線圖 -6-順序功能圖 -7-梯形圖 -8-3程序調(diào)試 -10-4結(jié)論 -11-5參考文獻 -12-1緒論課程設(shè)計的目的材料成型自動化是材料成型及控制工程專業(yè)的專業(yè)課，旨在使學(xué)生掌握自動化技術(shù)在鑄造、鍛造、焊接及熱處理生產(chǎn)中的具體應(yīng)用口］，使學(xué)生了解在金屬熱成形生產(chǎn)中如何采用自動化技術(shù)來提高勞動生產(chǎn)率，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的材料成型原理中理論知識和自動控制基礎(chǔ)知識很好地結(jié)合。材料成型自動化課程設(shè)計的目的是：（1）具體應(yīng)用和鞏固本課程及相關(guān)課程的理論知識、生產(chǎn)知識，了解材料成型裝備的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉材料成型裝備的液控（氣控）原理，掌握實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計過程和基本步驟。培養(yǎng)學(xué)生實現(xiàn)某種裝備工作過程自動控制的設(shè)計能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計和工作打下基礎(chǔ)。（2）通過中等復(fù)雜程度的生產(chǎn)過程的自動化過程設(shè)計，使學(xué)生在綜合利用理論知識和實踐知識解決去解決問題時，得到一次完整的基本設(shè)計方法訓(xùn)練。（3）使學(xué)生熟悉各種設(shè)計資料（如有關(guān)工具書、設(shè)計程序軟件使用說明等），提高運用技術(shù)資料和計算機等諸多方面的能力。液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能,通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動⑵。其中的液體成為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。PLC的工作原理可編程控制器，英文稱PiogrammableLogicController,簡稱PLC。PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的控制器〔3〕。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制，普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入VO映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，乂總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3）輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。CP1HPLC編程基礎(chǔ)（1）編程地址：存儲器中的I/O存儲區(qū)通過指令中的操作數(shù)可以訪問。劃分為以下區(qū)域：輸入、輸出繼電器（映射區(qū)）內(nèi)部輔助繼電器保持繼電器特殊繼電器計數(shù)器定時器數(shù)據(jù)存儲器暫時存儲器（2）地址指定方法：按照字（通道）或位進行（3）輸入繼電器｛0?16｝通道，0.00-16.15位）PLC專門用來接收外部輸入的開關(guān)信號.只能由外部輸入信號驅(qū)動.外部輸入設(shè)備實際接0000和0001通道，位用到0.00-0.11,L00-L11.可以字尋址，位尋址。輸出繼電器｛100?116｝通道,100.00-116.15位）將內(nèi)部開關(guān)量輸出信號傳送給外部負載.由程序指令來驅(qū)動.外部設(shè)備實際連接到100和101通道，位用到100.00-100.11,101.00-101.11.可以字尋址和位尋址。內(nèi)部輔助繼電器（CIO區(qū)｛1200?1499｝通道和｛3800?6143｝通道;W0?W511通道,該通道優(yōu)先使用）相當于中間繼電器，由程序中的指令驅(qū)動.其常開、常閉觸點不能用于直接驅(qū)動外部負載，必須通過輸出繼電器.可以字尋址和位尋址。保持繼電器區(qū)｛H000-H511｝用于程序中各種數(shù)據(jù)的存儲和操作，通道或位訪問。當系統(tǒng)工作方式改變、電源中斷或PLC操作停止時，保持區(qū)數(shù)據(jù)不變。特殊輔助繼電器｛000?A959｝被系統(tǒng)預(yù)置了自診斷發(fā)現(xiàn)的異常標志、初始設(shè)定標志、控制位及運行狀態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)等。A000-A447為只讀區(qū)，A448-A959為可讀寫區(qū)。可以字或位尋址。暫時存儲區(qū)｛TR00-TR15｝存儲程序分支點數(shù)據(jù)。字尋址。同一分支TR號不能重復(fù)使用，不同分值間同一TR號可以重復(fù)使用。只能位訪問定時器｛T0000?T4095｝它類似于繼電電路用的時間繼電器，用于延（定）時控制.通道訪問計數(shù)器｛C0000?C4095｝它用于記錄信號從OFF到ON變化的次數(shù).通道訪問數(shù)據(jù)存儲器DM｛D0000?D32767｝只能以字為單位存取的多用途數(shù)據(jù)區(qū)，不能用于位操作指令.該區(qū)用作數(shù)據(jù)處理和存儲時,D通道（字）可以采用BIN模式（即二進制模式）或BCD模式進行間接訪問.D--表示該字中內(nèi)容按二進制數(shù)處理表示該字中內(nèi)容按BCD碼處理。

22設(shè)計過程設(shè)備工作原理及工藝過程分析如下圖2.1所示，選取的液壓機為Y32-315通用液壓機。要求是空程快速下降、慢速下降及加壓、保壓、卸壓及回程、停止；頂出缸的動作過程為：頂出、退回、停止。液壓系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動作的實現(xiàn)。單向閥ISD-o——3SDO充液閥出凝I閥液控單向閥液動滑閥支撐閥L3一17序『里力繼電器電液換向閥1YA節(jié)流閥電液換向1—,-. 單向閥ISD-o——3SDO充液閥出凝I閥液控單向閥液動滑閥支撐閥L3一17序『里力繼電器電液換向閥1YA節(jié)流閥電液換向1—,-. ,4YA溢流閥液壓泵控制泵組莊電機；,//蔚圖2.1Y32-315通用液壓機液壓原理圖起動：液壓泵電機起動時全部換向閥處于斷電狀態(tài)。泵輸出的油流回油箱?；顒訖M梁空程快速下降：1VA和5YA通電，閥10和閥11換至右位，控制油經(jīng)閥11打開被控單向閥12,主缸下腔油經(jīng)12,10,4排回油箱，動梁在重力作用下快速下降，此時主缸上腔形成負壓，上部油箱的低壓油經(jīng)充液閥14向油缸上腔充油，同時泵輸出的油也經(jīng)閥10及單向閥16進入主缸上腔。活動橫梁慢速下降及工作加壓：橫梁下降碰到2ST,5YA斷電，12關(guān)閉主缸下腔油經(jīng)13,11,4回油箱，橫梁下降依賴于泵加壓，下降速度減慢。改變泵的流量可以調(diào)節(jié)活動橫梁速度。保壓：1YA斷電，單向閥16及充液閥14錐面對主缸上腔密封保壓。卸壓回程：2YA通電，10換為左位，壓力油經(jīng)10使充液閥14開啟，主缸上腔油排回油箱，油壓開始下降。當主缸上腔油壓卸至一定值時，閥15復(fù)至下位，壓力油經(jīng)閥12進入主缸下腔，推動活塞上行，使活動橫梁回升。頂出缸動作過程：頂桿頂出：帶有自動取件裝置的全自動液壓機，可在橫梁回程碰到1ST后，3YA通電，頂出缸活塞上行頂出工件；沒有自動取件裝置的可按取件按鈕SB2使頂桿頂出工件。頂桿退回：對于自動取件的液壓機，頂出后保持一定時間以便取件，時間到達設(shè)定時間，3YA斷電，4YA通電，頂桿退回。對于手動取件的設(shè)備，頂出后一直保持頂出狀態(tài),直到按下退回按鈕SB3才使3YA斷電，4YA通電，使頂桿退回。停止：頂桿退回碰到4ST開關(guān)后，使4YA斷電，頂出缸停止。電磁閥狀態(tài)表電磁閥狀態(tài)如下表"2.1所示。表2.1電磁閥狀態(tài)表動作名稱發(fā)令元件1YA2YA3YA4YA5YA空程快降SBi++慢降加壓2ST+保壓3ST卸壓回程時間繼電器+頂出1ST+頂出保持5ST+退回時間繼電器+停止4STI/O點數(shù)分配如下表2.2所示。表2.2I/O點數(shù)分配輸入點輸出點符號地址注釋符號地址注釋1ST0.01行程開關(guān)1YA100.00動梁慢降2ST0.02行程開關(guān)2YA100.01卸壓回程3ST0.03行程開關(guān)3YA100.02頂出工件4ST0.04行程開關(guān)4YA100.03退回5ST0.05行程開關(guān)5YA100.04動梁快降SBi1.00起動按鈕SB：1.01單步控制2.4I/O端子電氣接線圖I/O端子電氣接線圖如下圖2.2。SBiSB21ST1.00100.00/1VA/1.01PLC100.012YA/0.01100.023YA2ST3ST/0.02CP1H100.034YA4ST0.03100.045YA5ST0.040.05COM 11 11-—-AC220VDC24V圖2.2I/O端子電氣接線圖由電磁鐵動作順序表作出順序功能圖如下圖2.3。動梁快降動梁慢降保壓卸壓回程頂出工件頂出保持退回圖2.3順序功能圖使用自保持法將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖如下圖2.4。WOOT |I 1:101 11 1:004 |I W001 1/I WO00 r\ 111111k1\-ZFFirst_Cycle一?J笫一次簽不標志W(wǎng)0.03 11——W0.031:1.031:001W0.02W.01 II II 11 |/i r\ 111111U1W0.01 11——W0.011:1.011:002WO.03w.oz 11 11 1I IA zx 111111°W0.02 11——WOQ21:1011:003WO04W03 II 11 II |/i r\ 111111k1WO.C3 11——W0.03IOCOOWO.05W.O4 1I 11 11 IA c 111111W0.04 11——TO.041:1011:0.01WO.03woos II 11 11 1/1 r\ 111111z1TO.05 11 W.051:1011:0.05no.orWO06I11111_IAz\_111111TO.06 11 TO.061：101T0D01WO.ODWO07 1I 11 1I 1 r\ 1111111/1W.0T 11 W.01Q110.00 11 c 11W.02 11 TO.04QICO.01 1I c 11W.05QICO.02 1I c 11W.06 11 TO.07 Q.100.03TI o-TO.01 Q:100,04TI O—TO.03li-11 W.06iiTIM0300#100117IM0303看圖2.4梯形圖將編寫好的梯形圖程序輸入到電腦中的PLC歐姆龍軟件中，并將面板上的導(dǎo)線連接好,準備調(diào)試程序。初始狀態(tài)時，液壓機主缸位于上限位位置，0.01按鈕被壓合。按下起動按鈕L00后，100.00和100.04顯示燈亮起，表示動梁快降過程，并且自保持。按下按鈕0.02,表示到位開關(guān)2ST被壓合，再按下單步按鈕1.01后，100.04燈滅，表示開始動梁慢降過程，并且自保持。按下按鈕0.03,表示到位開關(guān)3ST被壓合，再按下單步按鈕1.01后，定時器TIM0000開始計時，開始保壓過程。10s后，定時器常開觸點閉合，再按下單步按鈕1.01后，100.01燈亮起，表示卸壓回程過程，并且自保持。按下按鈕0.01,表示主缸回到上限位位置，到位開關(guān)1ST被壓合，再按下單步按鈕1.01后，100.02燈亮起，表示開始頂出工件過程，并且自保持。按下按鈕0.05,表示頂出缸到上限位位置