畢業(yè)論文---液壓折彎?rùn)C(jī)plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1　緒論</b></p><p>　　1.1　選題背景及目的</p><p>　　近幾十年來(lái)，由于電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的日益普及化，使得板材折彎自動(dòng)控制技術(shù)得到較快發(fā)展。出現(xiàn)了一大批高精度微機(jī)控制的液壓板料折彎系統(tǒng)，其中PLC控制系統(tǒng)是一種非常典型的系統(tǒng)。</p><p>　　傳統(tǒng)的液壓折彎?rùn)C(jī)折彎時(shí)主要靠人為

2、手動(dòng)操作，這就使得在折彎板料時(shí)主要靠工人的經(jīng)驗(yàn)去把握折彎?rùn)C(jī)滑塊的快進(jìn)、工進(jìn)的行程，難以準(zhǔn)確控制折彎精度，導(dǎo)致誤差較大，折彎工件不夠精度而不符合產(chǎn)品要求，并且折彎?rùn)C(jī)本身也要求對(duì)折彎金屬板料具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率和一定的精度，這樣，傳統(tǒng)的人為操作勢(shì)必不能達(dá)到較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求，也難以長(zhǎng)久得保持一定的折彎精度，而且人為操作經(jīng)常易出現(xiàn)操作失誤，導(dǎo)致浪費(fèi)折彎材料，從而加重了生產(chǎn)成本。在這種情況下勢(shì)必要改變傳統(tǒng)靠人工操作的方式，鑒于PLC控制技術(shù)

3、的日趨成熟，設(shè)計(jì)一種由PLC控制的液壓板料折彎系統(tǒng)有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。這種由PLC控制的系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的人為操作的不足，不僅提高了精度，節(jié)約了材料，省卻了很多人為的失誤，而且大幅度的提高了生產(chǎn)率，是對(duì)傳統(tǒng)的折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)的重大改進(jìn)，有著非?，F(xiàn)實(shí)得意義。</p><p>　　選擇該題目的目的和意義：經(jīng)過(guò)在四川德陽(yáng)東方汽輪機(jī)廠深入的實(shí)習(xí)，進(jìn)行對(duì)液壓折彎?rùn)C(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)習(xí)及設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程鞏固了基本理論和專業(yè)知

4、識(shí)；培養(yǎng)了生產(chǎn)實(shí)際分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和初步的研究思想及創(chuàng)新能力。同時(shí)，提高了設(shè)計(jì)能力及查閱資料能力，這些能力的提高有助于快速的適應(yīng)以后的工作。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到動(dòng)手能力級(jí)理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。</p><p>　　1.2　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1　折彎?rùn)C(jī)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外折彎?rùn)C(jī)發(fā)展速度較快，折彎?rùn)C(jī)的更新?lián)Q

5、代速度也較快，折彎?rùn)C(jī)的應(yīng)用也很廣泛，在飛機(jī)、造船、汽車、電器業(yè)等上面都有應(yīng)用。就我國(guó)生產(chǎn)折彎?rùn)C(jī)的情況來(lái)說(shuō)，已形成各種式樣的折彎?rùn)C(jī)的生產(chǎn)類型數(shù)種，生產(chǎn)折彎?rùn)C(jī)的廠家也有數(shù)百十家，像折彎?rùn)C(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠商有：南通江海機(jī)床有限公司，無(wú)錫市威華機(jī)械有限公司，南通雙利剪床有限公司，江南機(jī)械制造有限公司等，他們?cè)谡蹚潤(rùn)C(jī)的生產(chǎn)規(guī)模及折彎?rùn)C(jī)的制造技術(shù)上都在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先，包括專業(yè)生產(chǎn)折彎?rùn)C(jī)模具的廠家也有數(shù)家，比方說(shuō)馬鞍山新興機(jī)械刃模廠，上海蘇力機(jī)械刀具有限公

6、司等都是多年從事折彎?rùn)C(jī)磨具的生產(chǎn)廠商。目前國(guó)內(nèi)對(duì)折彎?rùn)C(jī)的需求量也很大。但國(guó)內(nèi)折彎?rùn)C(jī)的發(fā)展水平仍落后于國(guó)外。</p><p>　　折彎?rùn)C(jī)的類型也多種多樣，有液壓折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、招標(biāo)折彎?rùn)C(jī)、冷凝器折彎?rùn)C(jī)、手動(dòng)折彎?rùn)C(jī)、母線折彎?rùn)C(jī)，剪板折彎?rùn)C(jī)等數(shù)十種，用途非常廣，配備各種不同的模具就能將金屬板料折彎成各種不同形狀的工件，當(dāng)配備相應(yīng)的裝備時(shí)，還可作從孔之用。其中液壓折彎?rùn)C(jī)又有很多系列型號(hào)，常見(jiàn)的有：WC67Y 液壓板料

7、折彎?rùn)C(jī)、WC67K 液壓板料數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、2-WC67Y系列雙機(jī)聯(lián)動(dòng)液壓折彎?rùn)C(jī)、2WE67K 雙機(jī)聯(lián)動(dòng)數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、HPB系列液壓折彎?rùn)C(jī)等。</p><p>　　簡(jiǎn)單的以數(shù)控折彎?rùn)C(jī)發(fā)展為例：80年代，折彎?rùn)C(jī)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用有了很大的發(fā)展，我國(guó)從國(guó)外進(jìn)口的折彎?rùn)C(jī)，幾乎全部配有先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)折彎?rùn)C(jī)數(shù)控系統(tǒng)基本上是引進(jìn)的，每年要花大量外匯，因外文顯示，操作不便，且不易維修。特別是進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格昂貴，用戶難 接受。

8、據(jù)此，我們用了近四年的時(shí)間，研制成功了具有漢字提示、圖形CAD／CAM 功能、組配靈活的主從分布式多微機(jī)折彎?rùn)C(jī)數(shù)控系統(tǒng)折彎?rùn)C(jī)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求，有別于一般的切削加工機(jī)床。首先，在折彎過(guò)程中工件的幾何形狀隨時(shí)改變，若用一般的代碼形式描述，將給用戶造成一定的困難。例如，展開(kāi)長(zhǎng)度、滑塊下行量、擋料位置等需要計(jì)算，而這些參數(shù)與折彎工藝緊密結(jié)合。折制一個(gè)工件，用戶準(zhǔn)備這些數(shù)據(jù)要化費(fèi)很多時(shí)間 其次，折彎?rùn)C(jī)的控制軸數(shù)隨折彎工件的復(fù)雜程度及自動(dòng)化程度而變

9、，可以從2軸到8軸變化，據(jù)報(bào)道國(guó)外已有22軸的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)。但各軸之間并無(wú)嚴(yán)格的聯(lián)動(dòng)及速度要求，精度除滑塊外要求也不高。目前，國(guó)內(nèi)只是針對(duì)某特定的折彎?rùn)C(jī)開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，其開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。困此，開(kāi)發(fā)一種通用的、模塊化的、軸數(shù)可隨意組合的折彎?rùn)C(jī)數(shù)控系統(tǒng)是具有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義的。</p><p>　　1.2.2　PLC的發(fā)展歷程</p><p>　　1968年美國(guó)GM(通用汽車)公司提出取代繼

10、電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)宇公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作：另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作

11、的控制；以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的一離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。</p><p>　　可編程序控制器因早期主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，因此也稱PLC。在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。在可編程序控制器問(wèn)世后就改變了傳統(tǒng)的由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在的明顯缺點(diǎn)：體

12、積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高等。</p><p>　　PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高、更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。</p><p>　　PLC從簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算功能，發(fā)展到數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)運(yùn)算，直到通信功能，功

13、能的不斷發(fā)展使PLC能適應(yīng)各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求，從而在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域中成為主流產(chǎn)品之一。PLC的發(fā)展適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的要求。</p><p>　　PLC能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。其主要特點(diǎn)有：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適

14、應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量小，維修方便；體積小，能耗低。</p><p>　　在PLC的發(fā)展初期，由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近幾年來(lái)，PLC的應(yīng)用面越來(lái)越廣，使得PLC的成本下降，PLC的功能大大增強(qiáng)。</p><p>　　再短短的二、三十年中，PLC得到了如此飛速的發(fā)展，并在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，這些事實(shí)說(shuō)明

15、，PLC具有強(qiáng)大的生命力。PLC將在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用，并將成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主要控制設(shè)備。</p><p>　　1.2.3　PLC在折彎?rùn)C(jī)中的應(yīng)用</p><p>　　如今,各國(guó)都在研究怎樣將PLC控制技術(shù)應(yīng)用于折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)中,怎樣實(shí)現(xiàn)折彎?rùn)C(jī)操作的自動(dòng)化,以便提高折彎?rùn)C(jī)的生產(chǎn)效率等。</p><p>　　液壓機(jī)是常用的鍛壓機(jī)械，生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用已很普遍，

16、機(jī)械系統(tǒng)已成為固定模式，要發(fā)展變化也僅僅是在控制系統(tǒng)應(yīng)用方面的改進(jìn)，隨著可編程序控制器在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，近年來(lái)可編程序控制器逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(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)自動(dòng)控制裝置。可編程序控制器強(qiáng)大的抗干擾能力、高質(zhì)量的可靠性，簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言以及發(fā)達(dá)國(guó)家使用PLC的廣泛普及，都使PLC生產(chǎn)量大幅度增加。我國(guó)可編程序控制器應(yīng)用也在快速發(fā)展，在液壓控制系統(tǒng)上的應(yīng)用有普及的趨勢(shì)。&l

17、t;/p><p>　　從國(guó)外來(lái)看，折彎?rùn)C(jī)的生產(chǎn)較我國(guó)生產(chǎn)有相對(duì)靈活的機(jī)械性能、優(yōu)秀的耐磨材料和零件設(shè)計(jì)，有效的折彎效率及先進(jìn)的折彎控制系統(tǒng)和優(yōu)化合理的設(shè)計(jì)。如今技術(shù)上的差異使得我們不得不加快研究步伐，爭(zhēng)取與國(guó)外齊頭并進(jìn)。</p><p>　　1.3　折彎?rùn)C(jī)的用途及液壓傳動(dòng)理論</p><p>　　1.3.1　折彎?rùn)C(jī)的用途</p><p>　　折彎

18、機(jī)主要用于加工金屬板材，只要配備各種不同的模具就能將金屬板料折彎成用戶所需形狀，當(dāng)配備相應(yīng)的裝備時(shí)，還可作從孔之用。折彎?rùn)C(jī)可供飛機(jī)、造船、汽車、電器等工廠使用，生產(chǎn)效率較高。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外折彎?rùn)C(jī)滑塊的主流傳動(dòng)方式—液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)折彎?rùn)C(jī)的特點(diǎn)：傳動(dòng)力大，在大規(guī)格機(jī)器上應(yīng)用，其性價(jià)比相對(duì)較高。</p><p>　　機(jī)床的基本技術(shù)參數(shù)公稱力，工作臺(tái)長(zhǎng)度，工作臺(tái)高度滑塊行程，工作臺(tái)與滑塊間最大開(kāi)啟高度，滑塊行程速度，空載

19、，工作等。</p><p>　　折彎?rùn)C(jī)的性能及特點(diǎn)：液壓折彎?rùn)C(jī)，由板料折彎力表或折彎力計(jì)算公式得出折彎力，由于采用液壓傳動(dòng)，因此在工作時(shí)不致因板料厚度變化，或下膜V形槽選擇不當(dāng)而引起嚴(yán)重的超載事故。因此工作平穩(wěn)，激起噪音小，操作方便，特別是在整個(gè)工作行程中均有同等的額定壓力。</p><p>　　1.3.2　液壓傳動(dòng)理論</p><p>　　液壓折彎?rùn)C(jī)采用液壓傳動(dòng)的

20、方式，液壓傳動(dòng)是以流體為介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳遞及控制。</p><p>　　液壓傳動(dòng)是利用各種液壓元件組成具有不同控制功能的基本回路，再由若干基本回路組成傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。</p><p>　　以液體為工作介質(zhì)的液壓傳動(dòng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速和傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，故在磨、拉、插、刨、銑等機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用；因其布置方便并易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在組合機(jī)床上應(yīng)用較廣；由于執(zhí)行的輸出力（或轉(zhuǎn)矩

21、）較大、操縱方便、布置靈活，液壓元件和電器易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控，在冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、鉆探機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、液壓機(jī)、鑄造機(jī)以及飛機(jī)和軍艦上的許多控制機(jī)構(gòu)都普遍采用液壓傳動(dòng)。</p><p>　　一部完整的液壓機(jī)一般主要由三部分組成，即原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)。原動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。工作機(jī)即完成該機(jī)器之工作任務(wù)的直接工作部分。</p><p>　　由于原動(dòng)

22、機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力（轉(zhuǎn)矩）和工作速度（轉(zhuǎn)速）變化范圍較寬的要求，以及其它操作性能的要求，在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)。液體傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動(dòng)。它包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。夜力傳動(dòng)是主要利用液體動(dòng)能的液體傳動(dòng)。液

23、壓傳動(dòng)是主要利用液體壓力能的液體傳動(dòng)。</p><p>　　1.3.2.1　液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?。?）　　液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活的來(lái)布置；</p><p>　?。?）　　重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快；</p><p>　?。?）　　操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速；</p><

24、;p>　　（4）　　可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；</p><p>　?。?）　　一般采用礦物有位工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；</p><p>　　很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　1.3.2.2　液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）　　由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄露較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染

25、場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。</p><p>　?。?）　　工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。</p><p>　?。?）　　液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴。</p><p>　?。?）　　由于液體介質(zhì)的泄漏及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的定比傳動(dòng)。</p><p>　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)及工

26、作原理</p><p>　　1.4.1　液壓板料折彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　下圖1－１是折彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)圖：</p><p>　　圖１－１　折彎?rùn)C(jī)整體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　以下列舉一組折彎?rùn)C(jī)膜具圖，如圖1－2：</p><p>　　圖 1－2　　折彎?rùn)C(jī)模具圖</p><p>　　根據(jù)用戶

27、采用的不同的膜具，可將金屬板料折彎成不同形狀的工件。當(dāng)配備相應(yīng)的裝備時(shí)，還可作沖孔之用。 </p><p>　　1.4.2　液壓板料折彎?rùn)C(jī)的工作原理</p><p>　　液壓折彎?rùn)C(jī)是采用液壓傳動(dòng)的方式控制的液壓機(jī)。這次設(shè)計(jì)的液壓折彎?rùn)C(jī)主要由機(jī)械主機(jī)、液壓系統(tǒng)和PLC電氣控制3部分組成。液壓機(jī)有兩種工作狀態(tài)，即自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　設(shè)計(jì)的液壓折彎?rùn)C(jī)

28、PLC控制系統(tǒng)使其能夠完成空運(yùn)轉(zhuǎn)（滑塊上限），快進(jìn)（滑塊快速下行）—工進(jìn)（滑塊慢速下行）—快退（滑塊快速上行）的動(dòng)作。</p><p>　　如下工況圖所示其動(dòng)作：</p><p>　　圖 1－３　　　工況圖</p><p>　　1.5　現(xiàn)代PLC控制技術(shù)及其發(fā)展</p><p>　　在工業(yè)控制過(guò)程中，繼電接觸器控制系統(tǒng)因其沒(méi)有運(yùn)算、處理、通訊

29、等功能，而不能完成復(fù)雜的控制方式，2O世紀(jì)6O年代PLC控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技，是當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一；70年代以后，又相繼出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS，現(xiàn)在以及今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)三種控制方式并存，在這一背景下該文分析PLC控制的現(xiàn)狀及發(fā)展前景。</p><p>　　1.5.1　PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能</p><

30、p>　　可編程序控制器(Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱PLC)是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車間、工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過(guò)程控制，成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱(PLC、機(jī)器人、C

31、AD／CAM)之一。其主要應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域有：順序控制、過(guò)程控制、位置控制、生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。</p><p>　　PLC的主要功能：在線數(shù)據(jù)采集和輸出；控制功能（包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等；數(shù)據(jù)處理功能）；既能進(jìn)行基本數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算，還可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；輸人／輸出信號(hào)調(diào)制功能；通信、聯(lián)網(wǎng)功能；可進(jìn)行1：N的遠(yuǎn)程控制、多臺(tái)PLC間聯(lián)網(wǎng)通信、外部器件與PLC的信號(hào)處理單元之間

32、實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換等；支持人機(jī)界面功能；編程、調(diào)試等。</p><p>　　1.5.2　PLC的分類及其應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　自60年代中期以來(lái)PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用，尤其近2O年來(lái)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格，使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過(guò)程控制軟件都獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。</p>&l

33、t;p>　?。?）　　根據(jù)PLC的I／O點(diǎn)數(shù)分類及其應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　大型：不少于1024個(gè)I／O點(diǎn)，這一類PLC主要用于冶金自動(dòng)化生產(chǎn)線和電廠。所有的大型PLC都是由系統(tǒng)集成商來(lái)完成的，這一類系統(tǒng)的附加值比較高。目前有超過(guò)8，000個(gè)點(diǎn)的巨型PLC系統(tǒng)在電廠運(yùn)用。由于鋼鐵行業(yè)的大幅增長(zhǎng)，大型PLC在2003年增幅最大。</p><p>　　中型：256—1，023點(diǎn)，這

34、一類PLC主要也是用作控制系統(tǒng)，運(yùn)用于冶金、電力、造紙、化工、加工／組裝生產(chǎn)流水線、包裝流水線等領(lǐng)域。這一類的系統(tǒng)主要也是由系統(tǒng)集成商來(lái)完成，也有個(gè)別用戶由自己來(lái)完成。</p><p>　　小型：64—255點(diǎn)，主要用于設(shè)備控制，也有用作小型系統(tǒng)控制器的。</p><p>　　微型：少于64點(diǎn)，這一類PLC主要用于單臺(tái)設(shè)備的監(jiān)控，在紡織機(jī)械，數(shù)控機(jī)床，塑料加工機(jī)械，小型包裝機(jī)械上運(yùn)用廣泛。

35、</p><p>　　（2）　　PLC的冶金行業(yè)的市場(chǎng)將持續(xù)增加</p><p>　　2003年中國(guó)的工業(yè)出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，工業(yè)產(chǎn)值同比增長(zhǎng)在12％以上，而且中國(guó)的最大鋼鐵出口對(duì)象——美國(guó)在2003年下半年取消了鋼鐵附加稅，中國(guó)鋼材對(duì)其出口也將迅速回升。這些利好因素刺激了中國(guó)冶金行業(yè)的投資，據(jù)調(diào)查，中國(guó)冶金行業(yè)對(duì)設(shè)備的投資同比增長(zhǎng)接近50％。冶金設(shè)備的大量增長(zhǎng)帶動(dòng)了PLC在該行業(yè)的增長(zhǎng)，20

36、03年P(guān)LC在冶金行業(yè)的市場(chǎng)達(dá)到2．6億元，2004年有望達(dá)到3億元。</p><p>　?。?）　　PLC在紡織行業(yè)的應(yīng)用分析</p><p>　　在中國(guó)，PLC在紡織機(jī)械上的運(yùn)用已經(jīng)有l(wèi)7年的歷史了，從最早的進(jìn)口合成纖維生產(chǎn)設(shè)備到目前的中小型紡機(jī)，PLC無(wú)處不在。占各類紡織機(jī)械 60％以上的織機(jī)平均每一臺(tái)帶有一個(gè)小型的PLC，主要用于檢測(cè)，報(bào)警，速度控制和機(jī)器起?？刂?。紡機(jī)的比例不到5

37、％ ，卻用到更多的PLC，單臺(tái)紡紗機(jī)最多用到17臺(tái)PLC，主要是60點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。梳棉機(jī)也用微／d,型PLC控制。其他各類紡織機(jī)械基本上采用PLC控制，只有一些相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備采用單片機(jī)或者其他控制方式。而且其輔助設(shè)備也主要由PLC控制，如循環(huán)水系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，蒸氣系統(tǒng)，廢水處理系統(tǒng)，包裝線等。</p><p>　　1.5.3 　PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　現(xiàn)在，雖然出

38、現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的DCS和FCS控制系統(tǒng)，PLC控制也終將會(huì)被先進(jìn)的FCS控制所</p><p>　　取代，但是，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，PLC還會(huì)與DCS和FCS共存、基于以下原因：</p><p>　　（1）　　現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動(dòng)化、信息化、開(kāi)放化的方向發(fā)展，但這是否就意味著要將現(xiàn)有控制系統(tǒng)推到重來(lái)呢?答案是否定的。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來(lái)的PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成型，如果

39、要完全推翻再建立新的DCS或FCS控制系統(tǒng)，需要更大的資金投入，將造成很大的浪費(fèi)。</p><p>　　（2）　　基于以上市場(chǎng)需求，許多軟件廠商(例如：華富惠通軟件公司)正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)軟件，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、信息化，為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。</p><p>　?。?）　　目前，PLC的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，I／O模塊趨向

40、分散化、智能化，編輯工具和編程語(yǔ)言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。</p><p>　?。?）　　PLC的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強(qiáng)，向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開(kāi)放式的通信發(fā)展。</p><p>　?。?）　　現(xiàn)在的PLC系統(tǒng)與DCS技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線I／O技術(shù)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)開(kāi)放，擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。</p><p>　　每種PLC都有自己的工作環(huán)境要求，在選型時(shí)應(yīng)考慮這

41、一點(diǎn)。在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)，滿足PLC的工作環(huán)境是最基本的要求，有條件的情況下應(yīng)盡可能改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，以求延長(zhǎng)其使用壽命、提高系統(tǒng)的可靠性。此外還應(yīng)注意PLC的通訊電纜和輸入輸出信號(hào)電纜應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電纜，通訊電纜一般要求穿管。</p><p>　　由以上分析可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)PLC將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化的方向發(fā)展，故PLC雖然面臨其它自動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn)，互相融合，不斷創(chuàng)新

42、，在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)控制方式并存，共同發(fā)展。</p><p><b>　　1.5.4　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　PLC已經(jīng)走過(guò)了近40年的里程，PLC以其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、功能強(qiáng)、速度快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，迅速獲得廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流。據(jù)美國(guó)專家調(diào)查，2000年P(guān)LC占控制市場(chǎng)份額超過(guò)了50％ 。目前PLC與DCS相結(jié)合的控制系統(tǒng)發(fā)展

43、很快，PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競(jìng)爭(zhēng)，已成為當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　?。病∫簤合到y(tǒng)原理的擬定</p><p><b>　　２.1　系統(tǒng)要求</b></p><p>　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最大工作壓力：22Mpa；要求快速上行速度為44mm/s,快速下行40mm/s，慢速下行8mm/s,快速向下

44、行程為260mm,慢速下行工作行程100mm。往復(fù)加減速時(shí)間為0.2s。</p><p>　?。?2　液壓原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　通過(guò)上述畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，并且通過(guò)翻閱資料查找可繪制折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)原理圖2－1，如下：</p><p>　　圖２－1　　折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)原理圖</p><p>　　上述折彎?rùn)C(jī)的原理圖清楚的表達(dá)了折彎?rùn)C(jī)的工作原理

45、，再根據(jù)上述折彎?rùn)C(jī)原理圖可以擬定出系統(tǒng)工況及設(shè)計(jì)出折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)工況圖：快進(jìn)—工進(jìn)—快退。</p><p>　　下圖是繪制的折彎?rùn)C(jī)的工況原理圖2－2。</p><p>　　圖2－2　　折彎?rùn)C(jī)工況原理圖</p><p>　　通過(guò)以上的設(shè)計(jì)可草擬液壓系統(tǒng)原理圖，如下所示，共有三種設(shè)計(jì)方案。</p><p><b>　　方案一：</b&

46、gt;</p><p>　　圖2－3　　液壓系統(tǒng)原理圖１</p><p>　　本液壓系統(tǒng)可以通過(guò)采用流量為25L／min的定量柱塞泵，可實(shí)現(xiàn)空程快速下行、滑塊慢速接近和加壓、保壓、卸壓、回程和任意停止等動(dòng)作，具有點(diǎn)動(dòng)、單次行程和連續(xù)行程等工作方式。</p><p>　　本系統(tǒng)在長(zhǎng)期生產(chǎn)應(yīng)用中易產(chǎn)生：滑塊下壓時(shí)壓緊力不穩(wěn)，造成各折彎件變形存大較大差異；滑塊返程時(shí)的速度

47、極其緩慢，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的速度等問(wèn)題，不利于長(zhǎng)期應(yīng)用。因而本次設(shè)計(jì)也就不采用此方案。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　圖2－4　　液壓系統(tǒng)原理圖２</p><p>　　本液壓系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)左、右折彎的平穩(wěn)性，采用了出口節(jié)流調(diào)速回路。液壓系統(tǒng)采用雙聯(lián)泵供油，以實(shí)現(xiàn)左、右折彎液壓回路壓力和速度的獨(dú)自調(diào)整，互不干

48、涉。為了減小功率損耗，液壓系統(tǒng)采用了電磁溢流閥卸載回路。研制的出的折彎?rùn)C(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，工作可靠、效率高?？蓪⒉煌睆降陌袅险鄢刹煌螤畹漠a(chǎn)品，并能實(shí)現(xiàn)一次三彎折彎成型。</p><p>　　但由于該系統(tǒng)的左右端都具備控制折彎的功能，就導(dǎo)致折彎?rùn)C(jī)成本相對(duì)的增高，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際不具備普遍性，適用于專用的場(chǎng)合。而且本液壓系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，要設(shè)計(jì)出相應(yīng)的PLC控制系統(tǒng)難度就大，從經(jīng)濟(jì)上和實(shí)用上考慮并且鑒于本次設(shè)計(jì)時(shí)間相對(duì)短暫及本

49、人能力也相對(duì)有限，本次設(shè)計(jì)亦不采用此液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　圖２－5　　液壓系統(tǒng)原理圖3</p><p>　　本液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，并且可以很好的實(shí)現(xiàn)快進(jìn)—工進(jìn)—快退的動(dòng)作控制，按照設(shè)計(jì)要求，希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在這一方面對(duì)于方案二的液壓系統(tǒng)的有一定的改善。它取消了左右都具備折彎

50、的功能，可以降低生產(chǎn)的成本，因而具有一定的通用性，并且根據(jù)此液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的PLC控制系統(tǒng)可靠性高，性能穩(wěn)定，操作方便。</p><p>　　綜合以上三種方案，我這次設(shè)計(jì)采用方案三進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　對(duì)于上述方案三，以及工況原理圖相結(jié)合，我可以設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)工作期間各個(gè)電磁鐵的動(dòng)作表，如下表2－1所示：</p><p>　　表2－1　　折彎?rùn)C(jī)

51、電磁鐵動(dòng)作表</p><p>　　3　液壓折彎?rùn)C(jī)PLC控制系統(tǒng)主要參數(shù)的確定</p><p>　　3.1　基本結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　原始尺寸：液壓板料折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng),最大工作壓力：22Mpa,工件材料為金屬。要求執(zhí)行元件快速上行速度為44mm/s，快速下行速度為40mm/s，慢速下行工作速度為8mm/s，快速向下行程為260mm，慢速向下工作行程100mm。往

52、復(fù)加減速時(shí)間0.2s。公稱壓力為630千牛。</p><p>　　3.2　主要工作參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.2.1　計(jì)算液壓缸的參數(shù)</p><p>　　3.2.1.1　工作臺(tái)液壓缸外負(fù)載的確定</p><p>　　工作負(fù)載可用下式公式計(jì)算：</p><p><b>　　（3－１）　</b&g

53、t;</p><p><b>　?。?－2）</b></p><p>　　式中，——液壓缸軸線方向上的作用力（N）；</p><p>　　——液壓缸軸線方向上的重力（N）；</p><p>　　——運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力（N）；</p><p>　　——運(yùn)動(dòng)部件的慣性力（N）；</p>&

54、lt;p>　　——液壓缸的工作負(fù)載力（N）；</p><p>　　由已知條件，其中公稱負(fù)載力為630千牛，則有效負(fù)載力</p><p><b>　　慣性力　?。∟）</b></p><p>　　摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力組成。當(dāng)密封阻力按%5有效作用力估算時(shí)，總的摩擦阻力</p><p><

55、;b>　?。∟）</b></p><p><b>　　故總負(fù)載力</b></p><p><b>　　（N）</b></p><p>　?。?）　　確定系統(tǒng)的工作壓力</p><p>　　由已知條件，知道系統(tǒng)的最大工作壓力為</p><p>　?。?）　　確

56、定液壓缸的幾何參數(shù)</p><p>　　因?yàn)椴捎脽o(wú)干腔工作，所以由下式公式計(jì)算：</p><p><b>　?。?－3）</b></p><p>　　式中，——液壓缸內(nèi)徑（m）；</p><p>　　——液壓缸工作負(fù)載（N）；</p><p>　　——液壓缸機(jī)械效率，一般取；</p>

57、<p>　　——液壓缸工作壓力（Pa）；</p><p>　　——液壓缸回油腔壓力，即背壓力（Pa）。</p><p>　　3.2.1.2　活塞桿直徑的確定</p><p>　　（1）　　按速比要求確定活塞桿直徑</p><p><b>　?。?－4）</b></p><p>　　式中

58、，——液壓缸內(nèi)徑（m）；</p><p>　　——活塞直徑（m）；</p><p>　　——液壓缸往返工作速度之比。</p><p>　　速比的確定：當(dāng)往返速度都有一定要求時(shí)，速比應(yīng)按速度的比值來(lái)確定，即。一般，液壓缸速度在6～10 m/min左右時(shí)，速比和工作壓力有如表3—1所示的關(guān)系，可按表3—1選定速比值。</p><p>　　表3—1

59、　　速比與工作壓力的關(guān)系</p><p>　　確定的速比值要符合JB1068—67的系列數(shù)值。該系列規(guī)定的速比為：2，1.46，1.33，1.25，1.15。</p><p>　?。?）　　按工作壓力確定活塞桿直徑</p><p>　　對(duì)于有常用速比的液壓缸，可根據(jù)缸的不同工作壓力和已知的缸體內(nèi)經(jīng)D值，選定桿徑d(表3—2)。</p><p>

60、;　　表3—2　　按工作壓力確定活塞桿直徑</p><p>　　按表3—1，由最大工作壓力（MPa）,所以取速比，則由公式（3—4）計(jì)算：</p><p><b>　?。?－4）</b></p><p>　　或由表3—2亦可知。</p><p>　　一般取背壓，，,,取3.14，帶入公3－3式得：</p>

61、<p>　　因而根據(jù)上述計(jì)算求出了缸體內(nèi)經(jīng)D值，由公式（3－4）可以得出桿徑：</p><p>　　按表3—3，3—4取液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。</p><p>　　表3—3 液壓缸內(nèi)徑系列（JB2183-77） (mm)</p><p>　　當(dāng)活塞桿直徑求出之后，要按JB2183-77標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸圓整。</p><p>　　

62、以下是活塞桿的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，如表3—4所示：</p><p>　　表3—4 活塞桿直徑系列（JB2183-77） (mm)</p><p>　　所以液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：，。</p><p>　　當(dāng)速比選定時(shí)，活塞桿與液壓缸內(nèi)徑有表3—5所示的關(guān)系，可以選用。</p><p>　　表3—5 活塞桿直徑液缸體內(nèi)徑的關(guān)系</p&g

63、t;<p><b>　　由上表亦可選出，。</b></p><p>　?。?）　　液壓缸的推力計(jì)算</p><p>　　當(dāng)液壓缸的基本參數(shù)確定之后，即可用下式計(jì)算出實(shí)際工作推力。</p><p>　　(N)　　　　　　　　　?。?—5）</p><p>　　式中,A——活塞有效工作面積（）；</p&g

64、t;<p>　　——液壓缸工作壓力（）。</p><p><b>　　其中，,。</b></p><p>　　由公式（3—5）得：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　（4）　　液壓缸的流量計(jì)算</p><p>　　當(dāng)液壓缸基本尺寸確定之

65、后，即可用下式來(lái)計(jì)算其所需要的工作流量：</p><p><b>　?。?—6）</b></p><p>　　式中，——液壓缸或活塞桿工作速度；</p><p>　　——液壓缸有效工作面積。</p><p><b>　　其中，，。</b></p><p>　　由公式（3—6）

66、得：</p><p>　?。?）　　活塞桿直徑的驗(yàn)算：</p><p>　　按強(qiáng)度條件驗(yàn)算活塞桿的直徑</p><p>　　取活塞桿長(zhǎng)度，按下式驗(yàn)算：</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　式中，——活塞桿推力（N）；</p><p>　　——

67、活塞桿長(zhǎng)度（m）；</p><p>　　——活塞桿材料的許用應(yīng)力；；</p><p><b>　　——材料屈服極限；</b></p><p><b>　　——安全系數(shù)，</b></p><p>　　選取活塞桿材料為45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其取，則計(jì)算活塞桿許用應(yīng)力得：</p><p

68、>　　則把前面計(jì)算的代入活塞桿直徑的驗(yàn)算公式（3—7），得：</p><p>　　由前面算得的經(jīng)以上驗(yàn)算可知活塞桿直徑符合要求。</p><p>　?。?）　　液壓缸壁厚的確定</p><p><b>　　液壓缸壁厚的計(jì)算：</b></p><p>　　對(duì)于高、中壓系統(tǒng)的液壓缸，其壁厚應(yīng)按厚壁液壓缸()計(jì)算,即：

69、 </p><p><b>　?。?—8）</b></p><p>　　式中，——缸壁厚度（m）；</p><p>　　——實(shí)驗(yàn)應(yīng)力（Pa）；</p><p><b>　　當(dāng)額定壓力時(shí)，；</b></p><p><b>　　當(dāng)額定壓力時(shí)，；</b&

70、gt;</p><p>　　——液壓缸內(nèi)徑（m）；</p><p>　　——缸體材料的許用應(yīng)力；</p><p>　　——材料的抗拉強(qiáng)度；</p><p>　　——安全系數(shù)，一般可取。</p><p><b>　　額定壓力取</b></p><p>　　將，的值及液壓缸直徑

71、代入公式（3—8）可得：</p><p><b>　　則取壁厚為。</b></p><p>　?。?）　　液壓缸外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸外徑的計(jì)算用下式公式：</p><p><b>　?。?—9）</b></p><p>　　式中，——液壓缸外經(jīng)；</p

72、><p><b>　　——液壓缸內(nèi)徑；</b></p><p><b>　　——液壓缸壁厚。</b></p><p>　　代入內(nèi)徑及壁厚值，由公式（3—9）可得：</p><p><b>　?。╩m）</b></p><p>　　液壓缸的外徑按標(biāo)準(zhǔn)JB106

73、8—系列或無(wú)縫鋼管的尺寸選取，參看表3—6：</p><p>　　表3—6　　工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB1068—67）</p><p>　　亦可得液壓缸外徑為250mm。</p><p>　?。?）　　液壓缸的進(jìn)出口尺寸的確定</p><p>　　液壓缸的進(jìn)出口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均流速來(lái)確定的。要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在4～

74、5m/s以內(nèi)，過(guò)大會(huì)造成壓力損失劇增，并會(huì)引起氣蝕、噪音、振動(dòng)等，因此油口不易過(guò)小。但是，也要注意到結(jié)構(gòu)上的可能。一般按表3—7選取或按3—8選取。</p><p>　　表3—7　　液壓缸進(jìn)出口尺寸 </p><p>　　表3—８　　工程機(jī)械液壓缸基本參數(shù)</p><p>　　3.2.2　　確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)</p><p>　

75、　3.2.2.1　確定液壓泵規(guī)格：</p><p>　?。?）　　確定理論流量：</p><p>　　液壓缸最大流量由公式（3—6）得：</p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　=42.3 L/min</p><p>　?。?）　　確定液壓泵流量</p>&l

76、t;p>　　液壓缸的最大流量是系統(tǒng)的最大理論供油量?？紤]到泄露流量和溢流閥的溢流流量，可取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.1～1.3倍?，F(xiàn)取1.2倍值計(jì)算，則用下述公式計(jì)算液壓泵流量。</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　式中，——液壓泵流量（m/s）</p><p>　　由（1）計(jì)算出的帶入（3—10

77、）式得：</p><p>　　由上式的計(jì)算值，查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)——液壓傳動(dòng)》，選擇型號(hào)為63MCY14-1B的軸向柱塞泵，其性能參數(shù)為下表所示：</p><p>　　表3—9 　　液壓泵技術(shù)性能</p><p>　　則由上表可計(jì)算出泵的理論流量，計(jì)算公式如下所示：</p><p><b>　　（3—11）</b><

78、;/p><p>　　式中，——泵的理論流量；</p><p><b>　　——泵的角速度；</b></p><p><b>　　——泵的排量。</b></p><p>　　把，帶入公式（3—11）得： </p><p>　　則泵的理論流量為94.5L/min。</p>

79、<p>　　3.2.2.2　確定電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)功率用下式公式計(jì)算：</p><p><b>　　（3—12）</b></p><p>　　式中，——電動(dòng)機(jī)功率；</p><p>　　——最大工作液壓負(fù)載；</p><p><b>　　——泵額

80、定流量。</b></p><p>　　其中，=22（MPa），，則帶入公式（3—12）得：</p><p>　　所以取主電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為,其額定功率為，轉(zhuǎn)速1500r/min。</p><p>　　3.2.3　確定各類控制閥</p><p>　　系統(tǒng)最大工作壓力為22Mpa,油泵額定最高壓力為32Mpa，所以可以選取額定壓力大于或等

81、于32Mpa的各種元件，其流量按實(shí)際情況選取。</p><p>　　本液壓系統(tǒng)可以選取控制閥型號(hào)為以下系列：</p><p><b>　　節(jié)流閥的型號(hào)為：；</b></p><p>　　電磁換向閥的型號(hào)為：34EC-H10B-T，34EP-H10B-T；</p><p>　　液控操縱單向閥型號(hào)為：；</p>

82、<p>　　電磁溢流閥的型號(hào)為：；</p><p><b>　　壓力表開(kāi)關(guān)：；</b></p><p>　　壓力表：Y-100；</p><p><b>　　網(wǎng)式慮油器： ；</b></p><p>　　3.2.3.1　通徑的選擇</p><p>　　閥類一經(jīng)選定

83、，管道的通徑基本上已經(jīng)確定，這是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的一大方便。只有在有特殊需要時(shí)才按管內(nèi)平均流速的要求計(jì)算管道通徑。按標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　25L/min 流量處，選用通徑的管道。</p><p>　　10L/min 流量處，選用通徑的管道。</p><p>　　3.2.3.2　壁厚計(jì)算</p><p>　　壁厚按強(qiáng)度公式計(jì)算有：</p&

84、gt;<p><b>　?。?—13）</b></p><p><b>　　式中，——壁厚；</b></p><p>　　——材料的許用應(yīng)力。</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　?。?—14）</b><

85、/p><p>　　式中，——材料的強(qiáng)度極限；</p><p>　　——材料的安全系數(shù)；</p><p>　　因?yàn)楸疽簤合到y(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，所以安裝管道采用的材料為45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。</p><p>　　通過(guò)查《材料力學(xué)》書(shū)，查得45號(hào)鋼的，；則45號(hào)鋼：</p><p>　　又由前面知道則將以上數(shù)據(jù)代入公式（3—13）計(jì)

86、算得： </p><p>　　所以可以取、壁厚1mm和、壁厚0.8mm的45號(hào)鋼管?？紤]到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度，壁厚可以略有增加，一般按常用45號(hào)鋼管的規(guī)格選取即可。</p><p>　　3.2.4　油箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　金屬切削機(jī)床的液壓泵裝置，主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：集中式與分散式。集中式液壓裝置是在機(jī)床之外另設(shè)單獨(dú)的液壓站，油箱的結(jié)構(gòu)尺寸不受

87、床身結(jié)構(gòu)尺寸的限制，安裝、維修都很方便，并且，油源的振動(dòng)及發(fā)熱對(duì)機(jī)床幾乎沒(méi)有影響，但它增大了機(jī)床的占地面積。分散式液壓裝置，是利用床身的一個(gè)或幾個(gè)空腔作為油箱，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄露油易回收，但是油源的振動(dòng)、發(fā)熱對(duì)機(jī)床的工作精度都將產(chǎn)生不利影響。</p><p>　　液壓站由油箱、液壓泵裝置和液壓連接裝置三部分組成。目前，國(guó)內(nèi)機(jī)床用液壓站，有YZ系列、YGF系列及YGC系列等，這部分內(nèi)容可參閱《液壓零件設(shè)計(jì)

88、手冊(cè)液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)》（以下簡(jiǎn)稱零件手冊(cè)）。目前國(guó)內(nèi)組合機(jī)床所用液壓站，可參閱大連組合機(jī)床研究所的產(chǎn)品系列。</p><p>　　在開(kāi)始傳動(dòng)的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的。它的作用是：儲(chǔ)存油液，凈化油液，使油液的溫度保存在一定范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻和加熱、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問(wèn)題。</p><p>　　3.2.4

89、.1　油箱有效容積的確定：</p><p>　　從油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)、分離氣泡等職能來(lái)看，油箱容積越大越好。但容積太大，會(huì)導(dǎo)致體積大，重量大，操作不便，特別是在行走機(jī)械中矛盾更為突出。對(duì)于固定設(shè)備的油箱，一般建議其有效容積V為液壓泵每分鐘流量的三倍以上。通常根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力來(lái)概略的確定油箱的有效容積V：</p><p>　　壓力超過(guò)中壓，連續(xù)工作時(shí)，油箱有效容積V應(yīng)按發(fā)熱量計(jì)算確定。在

90、自然冷卻情況下，對(duì)長(zhǎng)、寬、高之比為1：（1～2）：（1～3）的油箱，油面高度為油箱高度的80%時(shí)，其最小有效容積可近似按下式確定：</p><p><b>　　（3—15）　</b></p><p>　?。╓）　　　　　　　　　　　?。?—16）</p><p>　　式中，——油液溫升值；</p><p>　　——系統(tǒng)允

91、許的最高溫度；</p><p><b>　　——環(huán)境溫度；</b></p><p>　　——系統(tǒng)單位時(shí)間的總發(fā)熱量；</p><p>　　——液壓泵的輸入功率。</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使 ，則油箱的散熱面積的近似值為</p><p>　　（）　　　　　　　　?。?—17）</p>

92、;<p><b>　　則油箱的總?cè)莘e為</b></p><p>　?。ǎ　　　　　　。?—18）</p><p>　　對(duì)于本液壓系統(tǒng)，油箱的有效容積可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：</p><p><b>　?。?—19）</b></p><p><b>　　式中，——系數(shù)；<

93、;/b></p><p>　　——油箱的有效容積；</p><p><b>　　——油泵額定流量。</b></p><p><b>　　低壓系統(tǒng)，；</b></p><p><b>　　中壓系統(tǒng)，；</b></p><p><b>　　高

94、壓系統(tǒng)，。</b></p><p>　　取，由于（L/min）,代入公式（3—19）得：</p><p>　　3.2.4.2　油箱的冷卻和加熱</p><p>　　現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但這又常常使得散熱面積不能滿足發(fā)熱驗(yàn)算的要求；另一方面，氣候寒冷時(shí)又應(yīng)考慮防止油溫過(guò)低的面積，因此，必須重視油液的冷卻和加熱問(wèn)題。</

95、p><p>　?。?）　　油液的冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩大類。風(fēng)冷式冷卻器不需要水源或循環(huán)水源裝置，但它的傳熱系數(shù)較小，常見(jiàn)的如汽車散熱器。水冷式冷卻器又分為蛇形管式（俗稱冷卻水管），板式，多管式等三種形式，其中第一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，應(yīng)用最為普遍，但冷卻效果差。當(dāng)冷卻水管用銅管時(shí)，傳熱系數(shù)為110~175W/MC，板式冷卻器的效果最好，傳熱系數(shù)為465W/MC，多管冷卻器的傳熱系數(shù)為116W/MC。</p&g

96、t;<p>　?。?）　　油液的加熱。為了保證油路系統(tǒng)中油液的溫度不低于15，在氣溫低的季節(jié)，啟動(dòng)油泵前往往需要將油液加熱，一般在油箱中內(nèi)安放電加熱器。電加熱器一般呈水平狀態(tài)安裝于油箱側(cè)壁上，并且使發(fā)熱部分全部分浸在油里。</p><p>　　3.2.4.3　油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是油箱的剛度，其次是要考慮便于換油和清洗油箱以及安

97、裝和拆卸油泵裝置，當(dāng)然，油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以便于密封和降低造價(jià)。</p><p>　?。?）　　油箱體。油箱體一般由A3鋼板焊接而成，取其鋼板厚度為3~6MM，箱體大者取大值。油箱分為固定式和移動(dòng)式兩種，前者應(yīng)用較多，油箱側(cè)壁上安裝油位指示器，電加熱器和冷卻器，油箱底面與基礎(chǔ)面的距離為150~200MM，油箱下部焊接底腳，其厚度為油箱側(cè)壁厚度的2~3倍。中小型油箱體側(cè)壁為整塊鋼板，大型油箱在與隔板垂直的一個(gè)側(cè)

98、壁上常常開(kāi)清洗孔，以便于清洗油箱。</p><p>　　（2）　　油箱底部。油箱底部一般為傾斜狀，以便于排油，底部最底處有排油口，要注意排油口與基礎(chǔ)面的距離一般不小于150MM。焊接結(jié)構(gòu)油箱，箱底用A3鋼板，其厚度等于或稍大于箱體側(cè)壁鋼板的厚度。</p><p>　?。?）　 油箱隔板。為了使吸油區(qū)和壓油區(qū)分開(kāi)，便于回油中雜質(zhì)的沉淀，油箱中常設(shè)置隔板。隔板的安裝方式主要有兩種?；赜蛥^(qū)的油液

99、按一定的方向流動(dòng)，即有利于回油中的雜質(zhì)，氣泡的分離。又有利于散熱。回油經(jīng)隔板上方溢流到吸油區(qū)，更有利于雜質(zhì)及氣泡的分離。隔板的位置，一般使吸油區(qū)的容積為油箱容積的1/2~1/3，隔板的高度，約為最低油面的1/2。隔板的厚度等于或稍大于油箱側(cè)壁的厚度。</p><p>　　（4）　　油箱蓋。油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制造。在油箱蓋上應(yīng)考慮有下列通孔：吸油管孔，回油管孔，通大氣孔（孔應(yīng)有空氣過(guò)濾器或氣體過(guò)濾裝置），

100、測(cè)溫孔，帶有濾油網(wǎng)的注油口，以及安裝液壓集成裝置的安裝孔。目前使用的泵站系統(tǒng)，往往將液壓泵，液壓泵電動(dòng)機(jī)及集成塊裝置安裝在油箱蓋上，這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，但產(chǎn)生的噪音較大，當(dāng)箱蓋上安裝油泵和電動(dòng)機(jī)時(shí)，箱蓋的厚度應(yīng)是油箱側(cè)壁厚度的3~4倍。</p><p>　　3.2.4.4　油箱的防噪音問(wèn)題</p><p>　　防噪音問(wèn)題是現(xiàn)代化機(jī)械裝備設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以及泵站為首

101、，因此進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從下列幾方面著手減輕噪音：</p><p>　　（1）　　箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鑄鐵代替鋼板，以利于吸振；</p><p>　?。?）　　箱體與箱蓋間增加防振橡皮墊；</p><p>　?。?）　　用地腳螺栓將油箱牢固地固定在基礎(chǔ)上；</p><p>　?。?）　　吸油區(qū)與回油區(qū)之間增加一層60~10

102、0目的金屬網(wǎng)，以便于分離回油液中的氣泡；</p><p>　?。?）　　油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接；</p><p>　?。?）　　回油管管接頭振動(dòng)噪音較大時(shí)，改變回油管直徑或增加一條回油管，使每個(gè)回油管接頭的通路減少。</p><p>　　3.2.4.5　其它注意事項(xiàng)</p><p>　　（1）　　吸油管端部的濾油器與油箱底面的距

103、離不小于20MM，在條件允許時(shí)，油箱蓋的吸油管孔應(yīng)比濾油器的直徑稍大些，以便于對(duì)濾油器進(jìn)行清洗與更換；</p><p>　?。?）　　吸油管，回油管都應(yīng)插入最低油面以下，管端一般斜切45度，并使斜面向著油箱側(cè)壁，管口與箱底，箱壁的距離均不得小于管徑8倍。泄油管一般不插入油中；</p><p>　?。?）　　大型油箱的箱體與箱蓋應(yīng)有加強(qiáng)筋，以保證剛度；</p><p&g

104、t;　　（4）　　油箱內(nèi)部應(yīng)涂耐油防銹漆；</p><p>　　3.2.5　液壓泵裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)化為液壓能所需要的設(shè)備，元件及其輔助元件，具體而言，主要是指電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器，液壓泵，吸油管，排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設(shè)計(jì)尤其是正確地安裝液壓泵裝置，是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證，必須給予足夠的重視。</p><p>　　3

105、.2.5.1　液壓泵的安裝方法</p><p>　　金屬切削機(jī)床的液壓站，多用定量或限壓式變量葉片泵。變量葉片泵僅能臥式安裝，而定量葉片泵，無(wú)論上是單泵還是雙聯(lián)泵，都可以有立式和臥式兩種安裝方法。臥式安裝的液壓泵，其位置又可分為上置式與非上置式兩種。上置式是指液壓泵裝置安裝在油箱上，立式安裝在液壓泵為上置式。</p><p>　　各種安裝方式的特點(diǎn)見(jiàn)下表</p><p&

106、gt;　　表3—10　 各種安裝方式的比較 </p><p>　　安裝液壓泵應(yīng)注意的問(wèn)題：</p><p>　　（1）　　為了防止振動(dòng)與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固地緊固在箱蓋或基礎(chǔ)上，注意經(jīng)常檢查連接螺釘是否松動(dòng)。</p><p>　　（2）　　調(diào)整好液壓泵與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)軸器，使二者同心，用手撥動(dòng)聯(lián)軸器時(shí)不能有松緊不一致的現(xiàn)象。</p><

107、;p>　?。?）　　在有條件的情況下，盡量將液壓泵安裝在油液內(nèi)。</p><p>　?。?）　　液壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深度，以防止空氣被吸入液壓泵中。</p><p>　?。?）　　安裝液壓泵時(shí)，應(yīng)注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離。</p><p>　　3.2.5.2　液壓泵與電動(dòng)機(jī)的連接</p

108、><p>　　液壓泵與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)軸器，一般用簡(jiǎn)單型彈性圓柱銷聯(lián)軸器或彈性圓柱銷聯(lián)軸器，其二者的共同特點(diǎn)是傳動(dòng)扭矩范圍較大，轉(zhuǎn)速較高，彈性好，能緩沖扭矩急劇變化引起的振動(dòng)，能補(bǔ)償軸位移，但在使用中應(yīng)定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后應(yīng)及時(shí)更換。上述兩種聯(lián)軸器中，簡(jiǎn)單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，使用壽命長(zhǎng)，故比彈性圈柱銷聯(lián)軸器用的較多些，應(yīng)用時(shí)，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠。安裝聯(lián)軸器的技術(shù)要求：<

109、/p><p>　?。?）　　半聯(lián)軸器I盡量做主動(dòng)件。</p><p>　　（2）　　半聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸配合時(shí)采用H7/R6配合。與其它軸端則采用低于H7/R6的配合。否則應(yīng)驗(yàn)算輪轂強(qiáng)度。</p><p>　　（3）　　最大同軸度偏差不大于0.1MM，軸線傾斜角度不大于40度。</p><p>　　3.2.6　輔助元件的設(shè)計(jì)</p>

110、<p>　　3.2.6.1　濾油器</p><p>　　液壓系統(tǒng)中油的過(guò)濾精度是以污粒最大粒度為標(biāo)準(zhǔn)的，一般分為四種，粗的（D小于等于100PM），普通的（D小于等于10PM），精的（D小于等于5PM），特精的（D小于等于1PM），</p><p>　　非伺服系統(tǒng)要求油的過(guò)濾精度與壓力的關(guān)系為：P小于等于7MPA，D小于等于25~70UM，P大于等于7MPA，D小于等于25UM，

111、P等于35MPA，D小于等于10UM；伺服系統(tǒng)一般要求D小于等于5UM。</p><p>　　濾油器的安裝，有以下幾種不同情況：</p><p>　　（1）　　濾油器安裝在液壓泵的吸油管路上。要求濾油器有較大的通油能力和較小的阻力。阻力一般不大于（0.1~0.2）*100000PA，否則吸油不充分，此處的濾油器多用網(wǎng)式和線隙式。</p><p>　?。?）　　濾油器

112、裝于液壓泵的壓油管路上。能保護(hù)除泵以外所有的液壓元件，要求濾油器能承受系統(tǒng)工作壓力和沖擊力。過(guò)濾阻力不大于350000PA。</p><p>　　（3）　　濾油器裝于回油管路上，可間接保護(hù)油路。濾油器本身在低壓下工作，并且允許濾油器有較大的壓力降。</p><p>　?。?）　　濾油器裝于支路油管上。這種方式又稱為為局部過(guò)濾。濾油器裝在支路上，其優(yōu)點(diǎn)是可以減小濾油器尺寸，但最主要的缺點(diǎn)是不

113、能完全保證液壓元件的安全，因此重要的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中不宜采用。</p><p>　　（5）　　濾油器裝在重要元件之前。濾油器應(yīng)安裝在容易檢修的地方，并避免安裝在液流方向變化的油路上。選擇濾油器主要是應(yīng)該考慮系統(tǒng)的過(guò)濾精度和過(guò)濾能力及濾油器的強(qiáng)度，有時(shí)還考慮濾油器的抗腐蝕能力。所選擇的濾油器的過(guò)濾能力要大于計(jì)算出來(lái)的數(shù)值，吸油管端濾油器的過(guò)濾能力，還需為液壓泵流量的兩倍以上，以保證吸油路通暢。</p>

114、<p>　　3.2.6.2　油位指示器</p><p>　　油箱上安裝的油位指示器有圓形油標(biāo)，長(zhǎng)型油標(biāo)等，長(zhǎng)型油標(biāo)公稱尺寸有50，80，120，200MM四種，選擇哪一種規(guī)格，需要考慮油箱的尺寸及液面允許變化量。</p><p>　　3.2.6.3　空氣濾清器</p><p>　　空氣濾清器安裝在油箱蓋上，它包括兩個(gè)部分：空氣過(guò)濾裝置和加油濾網(wǎng)。其公稱尺寸

115、有30，45，60，90，120MM五種，選擇尺寸時(shí)，主要考慮油箱的容積及添加油液的速度。</p><p>　　3.2.6.4　溫度計(jì)</p><p>　　為測(cè)量油箱內(nèi)油液的溫度，往往在油箱蓋上測(cè)溫孔內(nèi)插入溫度計(jì)，目前常用的溫度計(jì)有水銀或有機(jī)液體溫度計(jì)和壓力式指示溫度計(jì)兩種。</p><p><b>　　4　軟件編制</b></p>

116、<p>　　對(duì)于PLC控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件的設(shè)計(jì)也是不可缺少的，軟件設(shè)計(jì)就是利用硬件設(shè)計(jì)提供的系統(tǒng)編制應(yīng)用程序，去完成應(yīng)用要求。一般軟件設(shè)計(jì)都使用模塊化設(shè)計(jì)方法，即將應(yīng)用系統(tǒng)的多種要求劃分為若干個(gè)功能模塊，分別編制功能模塊程序，最后再將它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)完整的程序，主要是模塊化程序設(shè)計(jì)方法有利于程序的編制和調(diào)試。只有正確的軟件程序結(jié)構(gòu)，PLC控制系統(tǒng)才能正常的工作。程序設(shè)計(jì)是為了解決其一問(wèn)題，將指令有序地組合在一起