四柱液壓機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第25卷第1期沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報(bào)201103文章編號(hào)：JOURNALOFSHENYANGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYVol25No1Mar201110044639（2011）01005904四柱液壓機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)倪洪啟，牛野，王樹(shù)強(qiáng)（沈陽(yáng)化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110142）摘要：300型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)的工藝過(guò)程和動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理，根據(jù)YB32-結(jié)合該設(shè)備的工作要求設(shè)計(jì)基于可編程控制器（PLC）的電氣控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)要介紹軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，并結(jié)合生產(chǎn)工藝編寫(xiě)控制程序通過(guò)PLC對(duì)電器系統(tǒng)的控制來(lái)提高液壓機(jī)的性能和工作穩(wěn)定性關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）；TH1

2、37液壓機(jī)；A自動(dòng)控制中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備YB32-300型四柱液壓機(jī)適用于可塑性材之一，如沖壓、翻邊和薄板拉伸等工藝傳統(tǒng)料的壓制，液壓機(jī)的電氣控制采用繼電接觸器的硬件控制方式，這種控制系統(tǒng)繼電器的數(shù)量較多，造成設(shè)備的故障率高、維修困難本文采用PLC對(duì)YB32-300型液壓機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了液壓機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干1擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)和維修方便等優(yōu)點(diǎn)壓制、保壓、回程和懸空停止等動(dòng)作，頂出缸要完成頂出、回程和在任意位置上靜止等動(dòng)作1.1液壓機(jī)主要工作過(guò)程液壓機(jī)主要結(jié)構(gòu)2圖1Fig1YB32-300型液壓機(jī)工作循環(huán)圖Workingc

3、yclediagramofYB32-300typehydraulicpressYB32-300型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)主要由主機(jī)和控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成液壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及補(bǔ)液裝置，其主機(jī)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分由油箱、變量泵、電動(dòng)機(jī)和各種安全閥以及換向閥組成動(dòng)力機(jī)構(gòu)在控制機(jī)構(gòu)的控制下，通調(diào)過(guò)泵和液壓缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)1.2液壓機(jī)的主要工作過(guò)程1.3液壓機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作原理300型液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)工作圖2為YB32-原理該系統(tǒng)由變量泵1供油，用電液換向閥6控制主缸12的升以及主缸的油液壓力，行程開(kāi)20分別用來(lái)控制頂出缸的頂出位置和回關(guān)19、程位置順序閥5

4、用來(lái)調(diào)整壓力，保證控制油路有足夠的壓力系統(tǒng)工作壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥3調(diào)節(jié)，安全閥2防止系統(tǒng)超載300型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)的工作圖1為YB32-循環(huán)圖，其主缸要能夠完成橫梁快速下行、慢速收稿日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：20100826沈陽(yáng)市科技局科技攻關(guān)項(xiàng)目（108174200）倪洪啟（1967），男，山東臨朐人，副教授，博士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化方面的研究60沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報(bào)2011年圖2Fig2YB32-300型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理HydraulicsystemdiagramofYB32-300typehydraulicpress2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作方式設(shè)計(jì)出信號(hào)，考慮今后的調(diào)整和擴(kuò)充需要以

5、及個(gè)別點(diǎn)有故障時(shí)可以有代替點(diǎn)，一般加上10%20%3的備用量300型四柱萬(wàn)能液壓機(jī)的工作基于YB32-PLC控制系統(tǒng)的控制方式包括自動(dòng)連續(xù)運(yùn)要求，行、單步運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行3種工作模式進(jìn)行調(diào)試或調(diào)整設(shè)備時(shí)可采用手動(dòng)運(yùn)行模式或單步運(yùn)PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC所需的I/O點(diǎn)數(shù)由于該P(yáng)LC系統(tǒng)不需要模擬量，只需要1310個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出量，個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入量，因此可按以下公式進(jìn)行估算：輸入點(diǎn)數(shù)×10+輸出點(diǎn)數(shù)×8+定時(shí)器個(gè)數(shù)45×4=13×10+10×8+3×4=222字，并根據(jù)總字?jǐn)?shù)再加上25%的備用量作為緩存因此，需選擇輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)13、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)10，存

6、貯器字?jǐn)?shù)222的PLC，對(duì)PLC的掃描速度及其他方面無(wú)特殊要求考慮工廠的環(huán)境條件、將來(lái)的自動(dòng)化改造、設(shè)備的裝配和維修方便等原因，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看選用西門(mén)子S7-300PLCS7-300具有很高的電磁兼容性和抗振動(dòng)、抗沖擊能力，可以應(yīng)用在惡劣的環(huán)境條件6300PLC的CPU型號(hào)為下設(shè)計(jì)中選用的S7-CPU315，輸入模塊和輸出模塊分別選用DI16×DC24V、DO16×DC24V/0.5A2.3PLC外部接線圖輸入信號(hào)端：3個(gè)控制主缸和頂出缸行程位1個(gè)控制主缸油液壓力的壓力繼置的行程開(kāi)關(guān)，9個(gè)手動(dòng)控制按鈕，電器，分別控制機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)/停止，主缸的上升/下降，頂出缸的頂出/返程還有

7、控制機(jī)構(gòu)運(yùn)行方式的自動(dòng)/手動(dòng)/單步的切換模式按鈕開(kāi)關(guān)即共13個(gè)輸入信號(hào)，除停止按鈕為常閉開(kāi)關(guān)，其余均為常開(kāi)按鈕輸出信號(hào)端：6個(gè)狀態(tài)顯示指示燈，分別用來(lái)來(lái)顯示液壓機(jī)的開(kāi)始/停止，壓型保壓時(shí)間指示燈4個(gè)用來(lái)驅(qū)和自動(dòng)/手動(dòng)/單步的工作狀態(tài)顯示燈，動(dòng)換向閥換向的輸出信號(hào)，即共10個(gè)輸出信號(hào)該P(yáng)LC系統(tǒng)共有13個(gè)輸入信號(hào)和10個(gè)輸根據(jù)設(shè)計(jì)要求給出PLC控制系統(tǒng)的外部接線圖，如圖3所示第1期倪洪啟，等：四柱液壓機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)61圖3Fig3PLC外部接線圖PLCexternalhookup2.4PLC系統(tǒng)地址分配表I/O地址分配如表1所示根據(jù)設(shè)計(jì)要求，表1Table1I/O地址分配表Assignmen

8、tofI/Opoint名稱（符號(hào)）啟動(dòng)按鈕（KA1）停止按鈕（KA2）主缸下行（SB1）主缸返回（SB2）頂出缸頂出（SB3）頂出缸返回（SB4）輸入主缸返回上限（SQ1）頂出缸頂出上限（SQ2）頂出缸返回下限（SQ3）手動(dòng)模式（KA3）自動(dòng)模式（KA4）單步模式（KA5）壓力繼電器（Y_S）主缸下行（YA1）主缸返回（YA2）頂出缸頂出（YA3）頂出缸返回（YA4）保壓時(shí)間指示燈（H_L）啟動(dòng)顯示（H_Q）停止顯示（H_T）手動(dòng)顯示（H_S）自動(dòng)顯示（H_Z）單步顯示（H_D）功能的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種工作方式的切換，當(dāng)切換到各個(gè)工作方式時(shí)，各工作方式指示燈點(diǎn)亮公用程序FC1是無(wú)條件調(diào)用的，供各個(gè)

9、工作方式公用由圖3可知，工作方式選擇開(kāi)關(guān)同時(shí)只能選擇一種工作方式選擇手動(dòng)時(shí)調(diào)用手動(dòng)程序FC2，選擇自動(dòng)和單步工作方式時(shí)，調(diào)用FC3圖4Fig4主程序OB1MainprogramOB1輸出公用程序圖5為公用程序FC1的控制程序，主要用于各種工作方式之間相互切換的處理PLC程序編制程序的主體結(jié)構(gòu)程序由主程序OB1、初始化程序OB100和3個(gè)子程序，即公共程序FC1，手動(dòng)程序FC2和自圖5Fig5公用程序FC1PublicprogramFC1動(dòng)程序FC3構(gòu)成在主程序中（見(jiàn)圖4），用調(diào)用62沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報(bào)2011年圖6給出了FC3的順序功能圖自動(dòng)工作方式和單步工作方式都是按該液壓機(jī)工藝要求進(jìn)行工作，

10、均與順序功能圖有關(guān)，因此將這2種工作方式的控制程序合并在自動(dòng)M0.5，M0.6，M1.0，程序FC3中其中M0.0，M1.1，M1.2，M1.3，M1.4，M1.5，M1.6為位存儲(chǔ)T1，T2，T3為定時(shí)器M0.6控制下一個(gè)動(dòng)作器，的啟動(dòng)3結(jié)論300型液壓機(jī)的整個(gè)工采用PLC對(duì)YB32-作過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，并對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行模擬調(diào)試、運(yùn)行，基本實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能，既可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行也可手動(dòng)運(yùn)行，為該型液壓機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供借鑒參考文獻(xiàn)：1胡建西門(mén)子S7-300/400PLC工程應(yīng)用M北2008：1京：北京航天航空大學(xué)出版社，2朱新才液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)M北京：冶金工2009：

11、166168業(yè)出版社，3胡大為可編程序控制器（PLC）的選型和估算J化工進(jìn)展，2004，23（z1）：66684張桂香，J微計(jì)張志軍PLC的選型與系統(tǒng)配置2005，21（7）：8182算機(jī)信息，5白新莊PLC的選型探討J石油化工自動(dòng)化，2005（5）：2224圖6Fig6順序功能圖FC36廖常初S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)M北京：機(jī)械2008：13工業(yè)出版社，SequentialfunctiondiagramFC3PLCSystemDesignofFour-columnHydraulicMachineNIHong-qi，NIUYe，WANGShu-qiang（ShenyangUniver

12、sityofChemicalTechnology，Shenyang110142，China）Abstract：HydraulicpressuremachineiswidelyappliedtoprocessingmachineryAccordingtothework-ingprocessandthehydraulicpowersystemworksofYB32-300typefour-columnuniversalhydraulicpress，combinedwiththeoperationalrequirementsofequipmenttheelectricalcontrolsystemisdesignedbasedonprogrammablelogiccontroller（PLC），thesoftwaredesignprocessisbrieflyintroduced，andthr