发布时间 : 星期二 文章Y32-315型通用液压机单步、单循环加工的PLC控制更新完毕开始阅读8c772e396d175f0e7cd184254b35eefdc9d31573
1 绪论
1.1 课程设计的目的
材料成型自动化是材料成型及控制工程专业的专业课，旨在使学生掌握自动化技术在铸造、锻造、焊接及热处理生产中的具体应用[1]，使学生了解在金属热成形生产中如何采用自动化技术来提高劳动生产率，能够将所学的材料成型原理中理论知识和自动控制基础知识很好地结合。材料成型自动化课程设计的目的是：
（1）具体应用和巩固本课程及相关课程的理论知识、生产知识，了解材料成型装备的结构和工作原理，熟悉材料成型装备的液控（气控）原理，掌握实现生产过程自动化的设计过程和基本步骤。培养学生实现某种装备工作过程自动控制的设计能力，为以后的毕业设计和工作打下基础。
（2）通过中等复杂程度的生产过程的自动化过程设计，使学生在综合利用理论知识和实践知识解决去解决问题时，得到一次完整的基本设计方法训练。
（3）使学生熟悉各种设计资料（如有关工具书、设计程序软件使用说明等），提高运用技术资料和计算机等诸多方面的能力。
1.2 液压传动系统的组成
液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动[2]。其中的液体成为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。
液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1.3 PLC的工作原理
可编程控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的控制器[3]。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制,普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界
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面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 （1） 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2) 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 (3) 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时才是PLC的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
1.4 CP1H PLC编程基础
（1）编程地址：存储器中的I/O存储区
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通过指令中的操作数可以访问。划分为以下区域： 输入、输出继电器（映射区） 内部辅助继电器 保持继电器 特殊继电器 计数器 定时器 数据存储器 暂时存储器
（2）地址指定方法: 按照字(通道)或位进行 （3）输入继电器{0~16}通道，0.00-16.15位)
PLC专门用来接收外部输入的开关信号. 只能由外部输入信号驱动.外部输入设备实际接0000和0001通道，位用到0.00-0.11,1.00-1.11. 可以字寻址,位寻址。 输出继电器{100~116}通道,100.00-116.15位)
将内部开关量输出信号传送给外部负载. 由程序指令来驱动.外部设备实际连接到100和101通道,位用到100.00-100.11, 101.00-101.11. 可以字寻址和位寻址。
内部辅助继电器（CIO区{1200~1499}通道和{3800~6143}通道;W0~W511通道,该通道优先使用）相当于中间继电器, 由程序中的指令驱动. 其常开、常闭触点不能用于直接驱动外部负载,必须通过输出继电器. 可以字寻址和位寻址。
保持继电器区{H000-H511}用于程序中各种数据的存储和操作，通道或位访问。当系统工作方式改变、电源中断或PLC操作停止时，保持区数据不变。
特殊辅助继电器{000~A959}被系统预置了自诊断发现的异常标志、初始设定标志、控制位及运行状态监视数据等。A000-A447为只读区，A448-A959为可读写区。可以字或位寻址。
暂时存储区{TR00-TR15}存储程序分支点数据。字寻址。同一分支TR号不能重复使用，不同分值间同一TR号可以重复使用。只能位访问
定时器{T0000~T4095}它类似于继电电路用的时间继电器，用于延（定）时控制 .通道访问
计数器{C0000~C4095}它用于记录信号从OFF到ON变化的次数.通道访问
数据存储器DM{D0000~D32767}只能以字为单位存取的多用途数据区,不能用于位操作指令.该区用作数据处理和存储时,D通道(字)可以采用BIN模式(即二进制模式)或BCD模式进行间接访问.D----表示该字中内容按二进制数处理,*D----表示该字中内容按BCD码处理。
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2 设计过程
2.1设备工作原理及工艺过程分析
如下图2.1所示，选取的液压机为Y32-315通用液压机。要求是空程快速下降、慢速下降及加压、保压、卸压及回程、停止；顶出缸的动作过程为：顶出、退回、停止。液压系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现。
图2.1 Y32-315通用液压机液压原理图
起动：液压泵电机起动时全部换向阀处于断电状态。泵输出的油流回油箱。 活动横梁空程快速下降：1YA和5YA通电， 阀10和阀11换至右位，控制油经阀11打开被控单向阀12，主缸下腔油经12，10，4排回油箱，动梁在重力作用下快速下降，此时主缸上腔形成负压，上部油箱的低压油经充液阀14向油缸上腔充油，同时泵输出的油也经阀10及单向阀16进入主缸上腔。
活动横梁慢速下降及工作加压：横梁下降碰到2ST，5YA断电，12关闭主缸下腔油经13，11，4回油箱，横梁下降依赖于泵加压，下降速度减慢。改变泵的流量可以调节活动横梁速度。
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