车床液压系统PLC控制系统设计
基于PLC的组合机床控制系统设计
基于PLC的组合机床控制系统设计1引言可编程控制器(plc)是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，其具有逻辑控制、计时、计数、数据处理、联网与通信等强大功能，同时，由于plc具有很高的可靠性和极大的应用灵活性，用它来替代传统的继电接触控制系统巳成为必然。
大量采用传统继电一接触控制系统的设备通过改造更新，成为plc控制的自动化系统，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特点。
本文介绍双面单工位液压传动组合机床plc控制系统的设计与应用。
2组合机床的运动及控制要求组合机床指可同时进行多种或多处加工的机床，组合机床的加工动作常常是按预定的步骤安排的，类似于简单的程序控制，这也正是plc最擅长的。
双面单工位液压传动组合机床采用三台电动机进行拖动，m1、m2为左右动力头电动机，m3为冷却泵电动机，其对应的控制交流接触器分别为km1、km2、km3。
sa1为左动力头单独调整开关，sa2为右动力头单独调整开关，通过它们可实现左、右动力头的单独调整。
sa3为冷却泵电动机工作选择开关。
该机床的左、右动力头的工作循环如图1所示，电磁铁动作顺序表见表1。
图1动力头的工作循环图由图1和表1可知，组合机床为自动循环状态时，按下启动按钮后，左、右动力头电动机m1、m2同时旋转，按下“快进”按钮，电磁阀yv1、yv3通电，左、右动力头快速进给并离开原位，行程开关sq1、sq2、sq5、sq6先复位，行程sq3、sq4后复位。
当sq3、sq4复位后，在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开关sq，冷却泵电动机m3工作，供给冷却液。
当左动力头加工完毕，将压下sq7并顶在死挡铁上，其油路油压升高使kp1动作，当右动力头加工完毕，将压下sq8并使kp2动作，yv2、yv4将通电，同时yv1、yv3也将失电，左、右动力头将快退。
当左动力头使sq复位后，冷却泵电动机将停转。
基于PLC的液压传动组合机床电气控制系统设计
表２ Ｉ／Ｏ端子分配表
输 入
输 入 设 备
输入端子
输 出 输 出负 载 输 出 端 子
ＳＡｌ ＳＡ２ ＦＲ１
１０．Ｏ １０．１ １０－２
ＫＭ １ ＫＭ２ ｌ（＝Ｍ３
ＱＯ．Ｏ Ｑ０．１ ＱＯ．２
ＦＲ２ ＳＢ１ ＳＢ２
１０－３ １０．４ １０．５
ＹＶ１ ＹＶ２ ＹＶ３
及软件设计 ，提供了主要的硬件 原理图和软件 程序 。
关键 词 ： 可编程序控 制器 ；组合机床 ；控制系统
中图分类号 ：ＴＰ２７３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ００９—０１ ３４（２０１ ２）０６（下）一００６４—０３
Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ２．６（下 ）．２２
（１．郑州工业安全职业学院 机 电工程系 。郑州 ４５１１５０；２．济源职业技术学 院 电气系 。济源 ４５４６５０） 摘 要 ： 本文设计 了一种以德国西 门子公司的微型可编 程序控制器 （ＰＬＣ）为核心 的控制系统 ，以替
代组合机床 上原有的继 电控 制线路 ，实现 了对组合机床控 制系统的改造 。分 析了系统 的硬 件
Ｉ１ ４
ＳＱ８ 回 ＫＰ２
Ｉ１．５
Ｑ０．７
一 ＿＿＝ ／一 — Ｉ１．６
Ｌ＋ １Ｍ
２Ｍ Ｍ
２４Ｖ ．
２Ｌ ｌ
Ｉ
ＦＵ２
图 ３ ＰＬＣ的 Ｉ／Ｏ端 子 接 线 图
第３４卷 第６期 ２０１２—６（下 ） ［６５１
务ｌ 匐 化
网络 １Ｑ０ ． １
白凸白 换 得 到 ，转 换 过 程 中应 注 意 以
图２ 左 右 动 力 头 的 工 作 循 环 示 意 图
基于PLC的液压机控制系统设计
基于PLC的液压机控制系统设计刘俊,李文(大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028)摘 要:针对传统液压机控制系统的不足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建了基于PLC与工业触摸屏的电气控制系统整体结构,设计采用三菱FX1N PLC作为主控核心,实现的功能分别为与上位机的数据交换,对液压机外围硬件电路以及内部阀体控制和对压力、位移、温度的数据检测。
并给出相应的PLC程序及部分上位机界面设计。
应用结果表明,与传统设计相比,该系统既可以实现自动优化运行,又可以满足手动控制的操作要求,提高了工作效率,是机电一体化的典型应用。
关键词:液压控制;电气控制;可编程逻辑控制器;数据检测;人机界面中图分类号:TH137;TM57 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2011)01 0157 04Control Syste m Design of Hydraulic Press Based on PLCL I U Jun,L IW en(E l e ctrica l and Infor m a tion I nstit u t e,Da lian Jiao t ong Un ive rsity,Da li a n116028,Ch ina)Abstrac t:To m ake up f or t he short age in t he traditional control sys t e m f or hydr auli c pr ess,t his paper constructs t he overall s truc t ure of e l e ctrical contr o l sys t e m based on PL C and indus trial touch screen.I n or der t o m ake t his sys t e m has bett er perf or mance and hu manized operati o n int erf ace,M it sub i s hi FX1N PLC is used as the core t o rea lize its f unction data exchange w ith PC,t he contro l of the peripheral hard w ar e c ircuits and int ernal valves,and t he data de t ec tion i n t he pressure,displace ment and t e mperat ure.And ita lso of f ers the des i g n o f t he corr espond i n g PL C procedure and part o f t he PC int erf ace des ign.Runn i n g result sho w s that co m pared w ith t he trad iti o nal des ign,the syst em not on l y can r eali z e the aut omatic op tm i al oper a ti o n,but also can mee t t he perf or mance require ment s f or manual contr o l and m i prove work effi c iency.This is a typica l appli c ati o n ofmechanical and elec trica l int egrati o n.K ey word s:hydraulic contr o;l e l e ctrical contro;l PL C;dat a det ecti o n;HM I(H u manM achine Int erf ace)0 引言转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一,它直接承载车体质量,保证车辆顺利通过曲线。
C650卧式车床电气操纵系统的PLC改造毕业设计
西南科技大学毕业设计题目：C650卧式车床电气操纵系统的PLC改造摘要车床是机床中应用最普遍的一种，它能够用于切削各类工件的外圆、内孔、端面及螺纹。
车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择适合的主轴转速及进给速度。
但目前中小型车床多采纳不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，因此它的操纵电路比较简单。
为知足加工的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，那个要求一样是通过改变主轴电动机的转向或采纳聚散器来实现的。
有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。
更新改造旧机床是最近几年进展起来的一个新兴产业，该设计是对C650卧式车床的操纵系统的PLC操纵改造的研究设计。
采纳连线少、体积小、功耗小、操纵速度快、靠得住性高、功能完善的PLC操纵系统，来代替电气操纵系统中继电器操纵逻辑，配以适合的数控系统，可使机床操纵功能加倍丰硕，自动化水平大大提高。
这次设计从被控队象的I/O点数和性价比高、综合本钱低这几个要紧原那么动身，要紧进行了操纵装置选型，PLC的地址分派和用梯形图编辑的PLC 操纵程序设计。
改造后的机床在实现机床原有功能的基础上还增加了自动加工、自动换刀等多种功能。
【关键词】C650卧式车床；PLC操纵；继电器；梯形图AbstractResearch and Design for C650 horizontal type lathe Reconstruction on PLC Control ABSTRACT Retrofitting obsolete old machine tools is an industry developed in the recent years this design makes a reconstruction towards Research and Design for C650 horizontal type lathe Reconstruction on PLC Control My purpose is to use the state of PLC memorizer unit to replace the relay mechanical touch in series or parallel connection in electric control system Systems controlled by PLC have few line connected and small cubage little power cost and high control speed as well as precision and that PLC have count function which the electric control system don’t have comm. only. This design on the principle of the number of I/O spot in object controlled and high performance to price ratio and low comprehensive cost. PLC’s address distribution and PLC control edited by ladder diagram is mainly designed. On the basis of carrying out machine tools’ intrinsic functions other functions such as autom atic machining and automatic tool change is added after reconstruction.【Key words】C650 horizontal；relay；PLC; ladder program目录前言 (1)一、项目介绍 (2)项目设计内容 (2)概述 (2)1.1.2 PLC 简介 (3)项目设计具体要求 (4)1. C650 车床的操纵要求 (4)1.2.2 PLC 操纵系统的设计大体要求 (6)二、整体方案设计 (8)方案的提出与比较 (8)方案的选择与论证 (9)系统整体设计 (11)三、操纵系统的整体设计 (13)系统工作流程分析 (13)I/O信号分析 (13)PLC选型 (14)PLC输入输出线路设计 (14)四、操纵系统的软件设计 (16)系统程序流程分析 (16)梯形图程序设计及说明 (22)五、操纵系统的硬件设计 (25)主电路的设计及元件选型 (25)操纵电路的设计及元件选型 (28)操纵柜及面板图的设计 (32)六、系统调试 (33)程序的调试 (33)操纵系统的调试 (33)七、设计总结 (39)参考文献 (41)附录 1 (42)前言更新改造旧机床是最近几年进展起来的一个新兴产业，在国外己形成必然规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。
液压系统的PLC控制
机电综合实验重庆理工大学液压系统的PLC控制实验报告书姓名：王*班级：107040208学号：***********指导老师：张*实验时间：2011/2/22～2011/2/25目录一、实验目的与要求 (3)二、总体方案 (4)三、液压控制回路 (5)四、得失电状态表 (8)五、电气原理图 (9)六、I/O端口分配 (11)七、程序设计与系统流程图 (12)八、自我总结 (16)九、程序清单 (18)附录本组成员名单及任务分配 (23)一、实验目的与要求1、实验目的（1）能熟悉基于plc控制的液压系统开发流程，并设计一个具体的气动、液压系统。
（2）熟悉并掌握各种液压元件的技术参数和使用方法。
（3）熟练掌握plc编程方法。
（4）能熟练使用梯形图编写液压系统的控制软件。
（5）搭建具体硬件（含油、电路）连接，并完成软硬件的联调。
2、实验器材计算机、液压泵、各种液压阀、气动元件、油管、液压接头、plc实验板、导线。
3、实验要求根据本人在本次实验中学习到的相关知识作答。
（1）详细说明本次实验设计思路、方案，画出动作循环、系统油路、控制电路原理图，并文字说明。
（2）详细说明plc控制流程，确定输入/输出口，作I/O规划。
（3）画出plc控制梯形图，要求自锁、定时器。
（4）说明本次实验使用的传感器，与控制电路的接口。
（5）自我总结。
二、总体方案1、根据实验要求，本组最终确定的方案为能够在X-Y方向上铣削出工件的平面，机械本体如图（1）所示。
图（1）如图（1）是一个XY轴十字滑台，其上面有一个可以固定工件的平台。
此XY轴十字滑台是在铣平面的时候用的，采用液压缸控制。
其各个阶段的速度包括工进，快进，快退都是由液压回路里的调速阀控制。
由于铣床只要求铣完整个平面，而不要求其能够加工出各种图案。
故采用这样的方法来调速是可以的。
图中的ST1、ST2、ST3、ST4接近开关所在的位置是滑台整个的工作范围。
ST0是滑台的原点位置。
基于PLC的液压同步系统的程序设计方法
基于PLC的液压同步系统的程序设计方法在液压系统中，经常要求系统能控制处理多个执行机构同步运行的问题。
下面以笔者为国内某热电厂所设计的由一台PLC和四个电液比例阀组成的系统为例，说明同步系统的组成及程序设计方法。
一、系统组成系统由PLC、电流比例阀、齿轮双齿条油缸及转动执行机构等部分组成。
由PLC控制四个电液比例阀分别驱动四个齿轮双齿条油缸，带动四个执行机构转动。
控制要求规定：四个执行机构转动时，其转动速度应同步，最终的转动位置角度应相同。
系统的PLC选用Koyo SZ-4型产品，其各种模块安装在机架内的不同槽位上，I/O点的地址定义号由该模块所在的槽位决定，八槽机架所安装的模块类型及其地址定义号如图1所示。
图1系统的开关量输入模块选用8ND1型和16ND1型24VDC模块，它们的地址号为1010 ~1077，共56点。
主要用来连接按钮输入信号和接收绝对式旋转编码器发生的编码信号。
开关量输出模块选用8TR1型24VDC模块，它的地址号为~010~Q017，主要用来连接各种指示灯。
模拟量输出模块的型号为2DA2，该D/A模块提供2路-10V~—+10V的输出电压。
Z-CTIF为高速计数模块，该模块用于接收增量式旋转编码器发来的高速脉冲。
比例阀选用的是4WRZ16型先导式电液比例换向阀，其电源形式为直流24V，电磁铁名义电流为800mA。
由PLC输出的-10V~+10V电压控制功率放大器输出-800mA~+800m A电流，输出电流的大小决定了电液比例阀阀口的开度。
系统选用Koyo TRD-NA360PW绝对式旋转编码器作为执行机构转动角度检测反馈元件。
当电液比例阀驱动齿轮双齿条油缸带动执行机构低速转动时，绝对式旋转编码器可将执行机构的转动位置角度实时反馈给PLC。
系统选用的增量式旋转编码器用于发出执行机构转动方向和转动角度大小的指令。
二、程序设计方法1、旋转编码器数据采集的编程方法图2为绝对式旋转编码器和增量式旋转编码器数据采集的部分程序。
液压机械手PLC控制系统的设计
液压机械手PLC控制系统的设计概述本文档旨在介绍液压机械手PLC（可编程逻辑控制）控制系统的设计。
液压机械手是一种常见的工业设备，通过液压系统实现运动控制，而PLC作为控制系统的核心，负责控制信号的处理和输出。
设计要求液压机械手PLC控制系统的设计要满足以下要求：1. 稳定性：系统必须具有高稳定性，以确保机械手的运动精准度和安全性。
2. 功能性：系统需要具备多种功能，如位置控制、速度调节等，以满足不同场景的需求。
3. 可扩展性：系统应具备良好的可扩展性，以便于将来的升级和功能增加。
4. 易维护性：设计应考虑到系统的维护和故障排除，以便于后续维护工作的进行。
硬件设计液压机械手PLC控制系统的硬件设计包括以下方面：1. 选型：选择适合的PLC设备，根据需求选用不同型号和规格的PLC，确保其性能和稳定性。
2. 传感器：选择合适的传感器，如位移传感器、压力传感器等，用于采集机械手运动状态和环境信息。
3. 执行器：选择合适的液压阀、液压泵等执行器，保证系统能够精确控制机械手的各项动作。
4. 电气线路：设计合理的电气线路，确保信号传输的可靠性和稳定性。
软件设计液压机械手PLC控制系统的软件设计包括以下方面：1. PLC程序设计：使用PLC编程软件，根据机械手的运动逻辑和控制要求，编写PLC程序，实现各项功能。
2. 信号处理：对传感器采集的信号进行处理和分析，以获取机械手的状态信息。
3. 控制算法：设计合理的控制算法，根据机械手的控制需求，实现位置控制、速度调节等功能。
4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便操作人员对机械手进行参数设置和监控。
系统测试与调试设计完成后，需要进行系统测试与调试，以验证系统的功能和性能：1. 单元测试：对各个模块进行单元测试，确保其功能正常。
2. 组装测试：将各个模块组装成完整的系统，对整个系统进行综合测试。
3. 调试优化：根据测试结果进行系统调试和优化，确保系统的稳定性和性能满足设计要求。
C9220液压车床的控制系统设计
C9220液压车床的控制系统设计液压车床的控制系统设计是为了实现车床的自动化和精确性加工。
液压车床的配置更为复杂，主要包括液压系统、电气控制系统和机械传动系统。
液压系统是液压车床的核心部分，主要由液压泵站、液压气动阀、液压缸和液压控制面板组成。
液压泵站负责为液压系统提供稳定的液压力，液压气动阀用于控制液压油的流向和压力，液压缸负责产生工件的加工力。
在液压车床的控制系统中，电气控制系统的主要作用是控制车床的各项操作参数，例如主轴转速、进给速度和加工压力等。
电气控制系统由电气控制柜、电气传感器和PLC程序控制器组成。
电气控制柜中装有变频器、接触器、断路器等电气设备，它们通过传感器和PLC程序控制器实现车床各项操作的自动化控制。
机械传动系统是液压车床的动力传输部分，主要包括主轴传动系统和进给传动系统。
主轴传动系统由主轴箱、主轴马达和主轴传动装置组成，它们通过齿轮传动和带动主轴实现工件的旋转加工。
进给传动系统由进给箱、进给电机和进给传动装置组成，它们通过齿轮传动和带动刀具实现工件的进给运动。
液压车床的控制系统设计需要考虑以下几个方面：1.控制系统的稳定性和可靠性：液压车床作为一种重要的加工设备，需要具备稳定可靠的控制系统，确保加工过程的安全和精确性。
2.控制系统的自动化程度：液压车床的控制系统应具备一定的自动化程度，能够实现自动换刀、自动控制切削速度和进给速度等操作。
3.控制系统的灵活性：液压车床的控制系统应具备一定的灵活性，能够适应不同工件的加工需求，满足不同加工参数的要求。
4.控制系统的可调式：液压车床的控制系统应具备一定的可调性，能够根据实际加工情况进行参数的调整和优化，以提高加工效率和加工质量。
综上所述，液压车床的控制系统设计是保证液压车床正常运行和实现自动化加工的关键。
通过合理设计和配置液压系统、电气控制系统和机械传动系统，可以实现精确的加工过程，提高加工效率和加工质量。
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车床液压系统PLC控制系统设计
在机械工业中，传统普通车床仍占有相当比例，其中部分车床采用液压系统来控制刀具的自动切换，机床电气控制部分多应用继电器——接触器控制来实现，这类系统元器件多，体积大，连线复杂，可靠性和可维护性低，故障率高，工作效率低，而随着计算机技术、电子技术等的发展，计算机控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用。
以计算机技术为核心的PLC(可编程序控制器)具有抗干扰性强，运行可靠等诸多优点在工业自动化领域已被广泛应用。
本文即是利用PLC控制技术，对传统液压回路进行系统控制设计，变传统电气控制为PLC控制。
1 工作原理
1.1车床液压控制回路的液压元件构成
此车床液压控制回路主要由以下原件组成：左夹紧液压缸用于夹紧工件和卸下工件，中横向进给液压缸带动刀具横向进给，右纵向进给液压缸带动刀具纵向进给，6个电磁换向阀控制进给液压缸的前进与后退，2个调速阀控制进给液压缸进给速度，双联泵提供液压油输出，另外采用3个单向阀控制液压油流动方向，减压阀和压力继电器监控夹紧缸的油压。
1.2 车床液压控制回路的工作原理
液压控制回路如图1所示，其作用主要是能够控制车床完成完整的切削加工过程，并且工作一个循环，分为8个步聚：1、装件夹紧；2、横快进；3、横工进；4、纵工进；5、横快退；6、纵快退；7、卸下工件；
8、原位停止；各步骤的切换分别由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7控制，具体工作循环如图2所示。
行程开关用于控制液压回路中6个电磁换向阀电磁铁的通电与否，进而改变液压油流向，影响液压缸实现动作顺序，完成切削过程。
断电情况如表1所示。
图 1 车床液压控制系统
电磁铁动作顺序表
(1)装件夹紧。
接通液压回路电源，按下启动按钮SB1，电磁铁6YA、7YA通电，5YA失电，两阀右位接人液压回路，双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压油，保证夹紧力；此时夹紧液压缸右腔进油，活塞左移，完成工件的夹紧。
(2)横快进。
活塞左移到一定位置，工件夹紧后，压下行程开关SQ1，此时7YA断电使双联泵右侧低压大流量泵提供大流量液压油，1YA通电使该阀左位接通，横向进给液压缸下腔进油，带动刀具快进，实现横向快进
动作。
图 2 工作循环图
(3)横工进。
当横向进给液压缸到达切削加工区域时，压下行程开关SQ2，此时电磁铁1YA、3YA、6YA、7YA通电，此处快速油路切断，液压油从其右侧调速阀经过，从而控制横向液压缸进给速度，完成横向工进，对工件进行横向切削加工。
(4)纵工进。
横向进给液压缸到达一定位置时，压下行程开关SQ3，此时电磁铁1YA、2YA、3YA、4YA、6YA、7YA通电，纵向进给液压缸右腔进油，回油从调速阀经过，液压缸带动刀具进行纵向切削加工，完成纵工进给动作。
(5)横快退。
纵向切削加工完成后，进给液压缸压下行程开关SQ4，IYA、3YA、7YA断电，使双联泵低压大流量提供液压油，横向液压缸带动刀具快速后退。
(6)纵快退。
横快退完成后，液压缸压下行程开关SQ5，此时电磁铁2YA、4YA断电，使两阀右位接通，纵向进给液压缸左腔进油，带动刀具完成纵向快速后退动作。
(7)卸下工件。
纵快退动作完成后，液压缸压下行程开关SQ6，此时电磁铁5YA、7YA得电，6YA断电。
使双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压油，保证卸下工件动作平稳进行；完成卸下工件动作。
(8)原位停止。
卸下T件后，活塞杆退回原位，压下行程开关SQ7，此时所有电磁铁都断电，液压系统恢复原始停止状态。
2 PLC控制系统设计
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，在各个领域的应用都得到了广泛的发展。
PLC具有自己的特点：
1、可靠性高，抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路
技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时问高达30万小时。
2、配套齐全，功能完善，适用性强；现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
目前已经渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
3、易学易用，深受工程技术人员欢迎；PLC作为通用工业控制计算机，接口容易，编程语言简单，容易掌握。
4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；
5、体积小，重量轻，能耗低。
本设计采用三菱FX2N-32MR型PLC进行控制设计。
2.1 液压回路控制系统硬件设计
系统中输入信号由行程开关及按钮产生，其中按钮SB1控制系统启动，按钮SB2控制系统停止；输出信号主要控制液压回路中的7个电磁阀。
PLC硬件具体输入输出分配如表2所示。
输入输出分配表
2.2 液压回路控制系统软件设计
根据前文所述的控制要求，可绘制出PLC梯形图如图3所示。
图3 PLC 控制梯形图
3 结束语
对传统的液压回路控制由继电器——接触器控制系统变为PLC 控制，可充分利用PLC控制的优点，增加控制的灵活性。
让电磁阀与计算机相联接，可实现数据处理的自动化，使得自动化程度越来越高。
PLC控制系统具有很好的柔性，特别是改变工艺路线时，只需改变控制程序，系统元件不需重新安装，不需改变电气控制柜中继电器硬接线逻辑，投资较少，灵活性大大提高，故障率低，使用起来更加方便。