基于西門子plc1200的液壓式壓力機控制系統(tǒng)設(shè)計含CAD圖

基于西門子plc1200的液壓式壓力機控制系統(tǒng)設(shè)計含CAD圖,基于,西門子,plc1200,液壓式,壓力機,控制系統(tǒng),設(shè)計,cad 基于西門子PLC1200的液壓式壓力機控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 PLC控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前液壓機的加工過程中，通過PLC控制來完成自動化的控制，這樣使得設(shè)備更加智能穩(wěn)定可靠，PLC被用作控制器來設(shè)計液壓機的控制系統(tǒng)。根據(jù)各種使用條件下的特點，針對機器的運行特點，完成這個設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計，其中主要還要完成硬件的選型及軟件的編制，這樣才可以進(jìn)行之后的探索及研究，本文探索并探索了模塊化和結(jié)構(gòu)化編程的思想，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地規(guī)劃了PLC和電動機控制的液壓機控制程序。 最后對液壓機的控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析和程序設(shè)計，以實現(xiàn)全液壓機控制系統(tǒng)需要達(dá)到的效果。 關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；壓力機；PLC方向 Abstract The PLC control system is widely used in the current hydraulic machine processing process. Complete the automatic control through PLC control, which makes the equipment more intelligent, stable and reliable. The PLC is used as a controller to design the control system of the hydraulic machine. According to the characteristics of various conditions of use, according to the operating characteristics of the machine, complete the control system design of this equipment, which mainly needs to complete the hardware selection and software compilation, so that subsequent exploration and research can be carried out. The idea of modularization and structured programming is explored, and on the basis of this, a PLC and motor-controlled hydraulic machine control program is systematically planned. Finally, the detailed analysis and program design of the control of the hydraulic press are carried out to achieve the effect that the full hydraulic press control system needs to achieve. Keywords: Control system; Press; PLC direction  目錄 摘要 2 Abstract 3 第1章 引言 4 1.1 本課題研究背景 4 1.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 第2章 液壓式壓力機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 7 1.1 液壓式壓力機 7 1.1.1 液壓式壓力機的基本結(jié)構(gòu) 7 1.1.2 功能介紹及動作 7 2.2 控制方案的選擇 7 第3章 液壓式壓力機的硬件設(shè)計 8 3.1 PLC系統(tǒng)簡介 8 5. 體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機電發(fā)展 9 3.2 PLC系統(tǒng)選型 9 3.3傳感器選型 9 3.4 輸入輸出分析 9 3.5 I/O分配 10 3.6 I/O接線圖 11 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 13 4.1系統(tǒng)軟件控制 13 4.2 系統(tǒng)工作流程 13 4.3 程序設(shè)計 13 總 結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 第1章 引言 1.1 本課題研究背景 每年國內(nèi)液壓機生產(chǎn)顯示了一個大的增長速度。 但與國外先進(jìn)國家在生產(chǎn)和銷售方面的比較，但仍然沒有優(yōu)勢。 然而，相比于生產(chǎn)量和噸位時，國際，液壓機生產(chǎn)在中國是一個關(guān)鍵。 國內(nèi)技術(shù)水平的液壓機，已達(dá)到國際中等規(guī)模以上的水平。 液壓機制造公司的一部分，已迅速通過引進(jìn)和國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)技術(shù)合作開發(fā)的。 然而，一些高科技的液壓機，一些主要的技術(shù)，如液壓和電子控制元件也，有必要與國內(nèi)外公司和研究部門合作。 高端液壓元件和電子控制元件也主要依靠進(jìn)口貨物。 除了不斷提高用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求外，國內(nèi)多家液壓機制造商也越來越關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量問題。 自從前蘇聯(lián)首次引入并吸收家用液壓機技術(shù)以來，國產(chǎn)液壓機在剛性和強度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本和韓國，與西方產(chǎn)品相當(dāng)。 與國外產(chǎn)品相比，中國產(chǎn)品在負(fù)質(zhì)量上仍存在以下缺陷：在可靠性方面，故障率仍然比較大，主要是當(dāng)涉及液壓系統(tǒng)時，大多數(shù)是由于液壓和電氣組件的不可靠性所致。 漏油在家用液壓機中更為常見。 主要零件的加工質(zhì)量有待提高。 在外觀，美學(xué)和外國公司產(chǎn)品方面進(jìn)行比較時，仍然存在某些差距。 總體來說，國產(chǎn)液壓機的質(zhì)量與國外一些知名產(chǎn)品之間還存在差距。 但是，隨著國內(nèi)廠商對質(zhì)量的重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機的質(zhì)量將逼近國際水平并趕超。 1.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前隨著工業(yè)大發(fā)展的不斷開發(fā)及普及，也隨著多個行業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前各個行業(yè)都在大力推展自動化產(chǎn)業(yè)，目前電子科技，自動化領(lǐng)域信息技術(shù)都在發(fā)展新的控制模式及新的發(fā)展方向，目前液壓系統(tǒng)也有著創(chuàng)新的設(shè)計，在19世紀(jì)時候液壓控制發(fā)展已經(jīng)得到一定的提升，隨時各行各的不斷的努力發(fā)展，液壓的告訴發(fā)展也影響著機床行業(yè)的發(fā)展，因為它是機床的組成部分，目前國內(nèi)液壓部分的發(fā)展已經(jīng)形成為規(guī)模進(jìn)入了平穩(wěn)時期。 由于液壓系統(tǒng)和液壓機的結(jié)構(gòu)比較成熟，國內(nèi)外液壓機的發(fā)展反映在新的方向上。隨著比例伺服技術(shù)的發(fā)展，諸如停止精度和速度控制精度之類的液壓機正在增加，并且液壓機也正在以高精度進(jìn)行開發(fā)。高速，高效，低能耗提高了液壓機的工作效率，降低了生產(chǎn)成本。自動化，智能和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展為液壓機的自動化和智能提供了充足的條件。不僅必須在此過程中體現(xiàn)自動化，而且還必須有可能實現(xiàn)具有故障前功能的系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整。液壓組件是集成和標(biāo)準(zhǔn)化的，集成的液壓系統(tǒng)減少了管道連接，并有效地防止了泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的組件便于機器維護(hù)。 目前從世界多個角度看，通過技術(shù)發(fā)展的成熟，國內(nèi)液壓類的設(shè)備都存在一定的差距，問題主要很多都是區(qū)別在于技術(shù)實力安裝及調(diào)試方面，很多優(yōu)秀的設(shè)計中都是通過改善及調(diào)整設(shè)備的各種控制方式來，控制過濾冷卻等方案入手。從油路結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來看，國內(nèi)外的液壓機趨向于具有集成的封閉設(shè)計。插裝閥，疊加閥，復(fù)合部件和系統(tǒng)廣泛用于液壓系統(tǒng)。特別是，集成塊可以高質(zhì)量，可靠的性能和較短的設(shè)計周期進(jìn)行專業(yè)制造。 第2章 液壓式壓力機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 1.1 液壓式壓力機 1.1.1 液壓式壓力機的基本結(jié)構(gòu) 液壓機主要由主機，液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。 其中所述主機，工作臺，導(dǎo)柱，滑塊，上部缸，頂出缸，和其它結(jié)構(gòu)。 該液壓系統(tǒng)控制元件，致動器，輔助元件，動力單元，由工作介質(zhì)構(gòu)成。 電控制的控制系統(tǒng)主要被構(gòu)造繼電器，接觸部件，按鈕，行程開關(guān)，例如在電氣控制柜。 1.1.2 功能介紹及動作 液壓式壓力機具體功能是：當(dāng)將待加成型工件放置在物料臺模具上，進(jìn)行一定壓力的擠壓成型。壓力機滑塊在上缸液壓的作用下快速下行，遇到行程開關(guān)后，它會從快速前進(jìn)變?yōu)楣I(yè)發(fā)展，從而加壓并保持壓力。 保壓時間結(jié)束后，滑塊將返回其原始位置，并迅速返回直到停止移動。 排料缸的工作循環(huán)過程是，排料缸僅在主缸快進(jìn)，工作前進(jìn)，保壓和后退后才移動。 此時工件卸掉。 2.2 控制方案的選擇 這個主題的是通過PLC來控制液壓系統(tǒng)完成壓力機的系統(tǒng)設(shè)計，利用可編程控制器PLC1200接收控制命令，諸如開始按鈕和停止按鈕，在接收到主缸的保持壓力，在接收到主缸，頂出缸的極限行程開關(guān) 并建立限位行程開關(guān)的。 輸入信號用于通過執(zhí)行用戶程序控制輸出裝置的移動作，包括主缸快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、退回的動作、頂出缸的頂出、退回的運行，從而實現(xiàn)控制液壓式壓力機的沖裁控制、成型控制動作。將PLC用于液壓式壓力機的控制，它主要適用于工作環(huán)境，并且工作時間長，沒有麻煩。 同時它的高速脈沖發(fā)生器，內(nèi)部計時器和計時器資源非常豐富，這使您可以精確控制當(dāng)前使用的液壓機系統(tǒng)。 25 第3章 液壓式壓力機的硬件設(shè)計 3.1 PLC系統(tǒng)簡介 PLC是在微型計算機的處理器核心的工業(yè)通用的自動控制裝置，其本質(zhì)是工業(yè)控制專用計算機。 在國內(nèi)外現(xiàn)有機器人系統(tǒng)，其中的控制形式的最，特別是在大容量的高智能的最新的工業(yè)機器人系統(tǒng)的，由可編程邏輯控制器控制。 主要的原因是因為有以下優(yōu)點給PLC： 1.靈活和通用 可編程控制器，通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)的控制功能。 如果你需要改變控制功能，修改程序，你只需要確定配線的一個非常小的量。 此外，只要它可以通過改變軟件實現(xiàn)各種控制要求的，因為你可以使用相同的可編程控制器對各種控制對象，靈活性和通用性會更高。 2.高可靠性和較強的抗干擾能力 該系統(tǒng)的一個重要的指標(biāo)是抗干擾能力和可靠性。PLC使用高度集成的微電子設(shè)備。 執(zhí)行的由所述非接觸式半導(dǎo)體電路切換操作多個。機械接觸繼電器的可靠性在使用條件下無與倫比。為了確?？梢赃m應(yīng)工業(yè)環(huán)境中PLC的低可靠性，設(shè)計和制造過程采用了一系列的硬件和軟件抗干擾措施，這對于工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的雙方都是困難的。 3.操作方便，維護(hù)方便 PLC需要進(jìn)行軟件編程，并且熟悉梯形圖和IO點進(jìn)行輔助好設(shè)計。 如果您對程序進(jìn)行更改，則對用戶閱讀和理解該程序很有幫助。 因為在操作這個過程的用戶不一定能力很強，所以說做的傻瓜些最好，這個過程非常清晰直觀。如果技術(shù)人員，如果你創(chuàng)建和創(chuàng)建說明書，你可以研究的短時間使用。 4、 功能強 目前基于PLC系統(tǒng)的額功能很強大，不光可以進(jìn)行各種信號控制，同時還可以進(jìn)行數(shù)字模擬量轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的變化，數(shù)字操作和數(shù)據(jù)處理，通信網(wǎng)絡(luò)，以及生產(chǎn)過程的監(jiān)視 你就可以完成。 因此，您可以同時控制開關(guān)量和模擬量。 您可以同時控制設(shè)備和設(shè)備組。 您可以控制系統(tǒng)簡單而復(fù)雜的系統(tǒng)兩者。 您可以控制現(xiàn)場和遠(yuǎn)程。 5. 體積小，重量輕，易于實現(xiàn)機電發(fā)展 3.2 PLC系統(tǒng)選型 S7-1200PLC是用于一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。S7-1200PLC的主要特色為：簡單卻高度精確的自動化任務(wù)。在更廣泛的范圍內(nèi)，程序的執(zhí)行速度更快包括標(biāo)準(zhǔn)的功能，通信功能順利完成，提供多種能源來滿足一些世界上的特殊功能模塊的需求和國際已個性化。 它可以在最大的自動化應(yīng)用系統(tǒng)提供各種控制和靈活性。? 優(yōu)點： （1） 用于可擴(kuò)展設(shè)計中緊湊自動化的模塊化 （2）簡單地實現(xiàn)有效的技術(shù)任務(wù)通訊的解決方案，完全填充了一系列的自動化系統(tǒng)的獨立應(yīng)用需求安裝簡單方便，節(jié)省空間的設(shè)計 （2） 具有增強，擴(kuò)展的功能，多邊形 （3） 在使用過成中，不需要進(jìn)行各種單獨的使用物品，適應(yīng)性強大。 （4） 如果沒有經(jīng)過專門機構(gòu)授權(quán)，及驅(qū)動，無法操作，這樣精度及影響多種模式。 因為S7-1200的特色是緊湊型、模塊化，比起S7-200和S7-300有著使用簡單，方便，并且對于本設(shè)計的程序來說，選擇S7-1200可以節(jié)約成本，并且操作靈活，所以決定采用S7-1200作為本系統(tǒng)控制系統(tǒng)。 3.3傳感器選型 歐姆龍光電接近開關(guān)TL-Q5M是，可以在不接觸的移動部件機械性地直接被操作的位置開關(guān)。 此開關(guān)的檢測功能非常強大，只要在檢測的距離內(nèi)，均可以啟動，不用跟機械開關(guān)一樣需要觸碰，強大的檢測功能。 這樣就可以驅(qū)動DC電氣設(shè)備，也可以提供一個控制命令發(fā)送到計算機（PLC）器件。 接近開關(guān)是一個開關(guān)型的傳感器（即，非接觸式開關(guān)）具有行程開關(guān)和所述微動開關(guān)，感測性能，運行可靠，穩(wěn)定的性能，快速頻率響應(yīng)，使用壽命長等，抗的特性 - 這樣的干擾能力強，防水，休克，如耐腐蝕性的特性。 產(chǎn)品，電感性，電容式，光電特性，它是交流和直流。 3.4 輸入輸出分析 根據(jù)控制要求可知，本系統(tǒng)有啟動按鈕、停止按鈕、有保壓壓力檢測信號、主缸伸出限位信號、頂出缸伸出限位檢測信號共5個PLC輸入信號。 輸出信號有頂出缸伸出電磁閥、頂出缸縮回電磁閥、主缸伸出電磁閥、主缸縮回電磁閥、主缸快進(jìn)電磁閥、主缸快退電磁閥動作共6個。 基于上述分析的輸入和輸出信號，故本設(shè)計選用西門子S7 -1214C PLC,共14點DC輸入,10點繼電器輸出，能滿足此系統(tǒng)的控制要求。 3.5 I/O分配 目前通用分析設(shè)計來判斷設(shè)別的使用的點位，和PLC輸入點和輸出點被分配。 具體分配示于表3.1。 表3.1 I/O分配表 輸入 功能 符號 輸出 功能 符號 %I0.0 啟動 %Q0.0 主缸伸出 2DT %I0.1 停止 %Q0.1 主缸縮回 1DT %I0.2 保壓壓力檢測信號 %Q0.2 頂出缸伸出 4DT %I0.3 主缸伸出限位信號 %Q0.3 頂出缸縮回 3DT %I0.4 主缸原位限位信號 %Q0.4 主缸快進(jìn) 6DT %I0.5 頂出缸伸出限位檢測信 %Q0.5 主缸快退 5DT %I0.6 頂出缸原位限位檢測信 %Q0.6 油泵電機 M 3.6 I/O接線圖 根據(jù)表3.1，繪制I/O接線圖，具體見圖3.1所示。 1、 主油箱 2、油泵 3、順序閥 4、三位四通電磁換向閥 5、三位四通電磁換向閥 6、兩位三通電磁換向閥 7、背壓閥 8、液控單向閥 9、液控單向閥 10、主缸 11、頂出缸 圖3.1 原理圖 圖3.2 I/O接線圖  第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1系統(tǒng)軟件控制 本設(shè)計以西門子S7-1200CPU1214 DC/DC/DCPLC為核心，由壓力開關(guān)、主缸伸出縮回限位、頂出缸伸出縮回限位檢測，控制油泵、主缸、頂出缸伸出縮回動作，通過油泵、三位四通電磁閥完成任務(wù)。 4.2 系統(tǒng)工作流程 按啟動按鈕啟動，液壓機開始動作；液壓泵電機運行延時2秒，電液換向閥2DT、6DT通電，主缸執(zhí)行快速伸出、減速動作；保壓壓力檢測信號動作，2DT、6DT斷電主缸保壓；保壓延時10秒，保壓完成，電液換向閥1DT、5DT通電，主缸執(zhí)行快速回退原位，1DT、5DT斷電；延時1秒電液換向閥4DT通電，頂出缸伸出，到位后4DT斷電同時3DT通電，頂出缸縮回到位后斷電。按停止按鈕停止。 4.3 程序設(shè)計 打開TIA Portal V14 選擇創(chuàng)建新項目輸入項目名稱保存路徑并創(chuàng)建新項目，如下圖所示 圖4.1 圖一 圖4.2 圖二 圖4.3 圖三 點擊變量表，建立本次設(shè)計所需的變量，定義變量類型、名稱、地址，如圖4.6。 圖4.4 圖四 圖4.5 圖五 圖4.6 圖六 程序梯形圖 圖4.7 圖七 圖4.8 圖 圖4.9 圖九 圖4.10 圖十 圖4.11 圖十一 圖4.12 圖十二 總 結(jié) 本設(shè)計采用S7-1200的PLC作為控制器對進(jìn)行了液壓式壓力機控制系統(tǒng)設(shè)計，全部方面采用PLC控制來完成，其中針對PLC控制部分進(jìn)行了編輯，先從設(shè)備的組成部分，硬件分析判斷，編輯出來I/0點 之后進(jìn)行控制軟件的分析與處理，設(shè)計出來控制流程圖，通過軟件編程，完后設(shè)計方案，最后形成本次的完美設(shè)計。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我身上的諸多缺點也慢慢的顯露出來，結(jié)構(gòu)以及工作原理的混淆是我不能夠忍受的，這些基本的東西讓我在這次的設(shè)計當(dāng)中付出了比常人更加多的汗水，我明確知道這些的缺點我影響到我未來在這一行業(yè)的發(fā)展，因此我痛定思痛決心將他們理清楚。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計不是一蹴而就的事情，要經(jīng)過長期的努力和對各種文獻(xiàn)的查閱和總結(jié)。經(jīng)過了這么久的努力，我也終于完成了這次的畢業(yè)設(shè)計。對我來說這次的畢業(yè)設(shè)計不僅僅是一個畢業(yè)作業(yè)，更多的是對自己這四年所學(xué)知識的一個總結(jié)和對所學(xué)知識的融會貫通。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計我也學(xué)到了許多的新知識，更是把以前的知識鍛煉的更加牢靠了。這次的畢業(yè)設(shè)計除了對我知識的幫助之外還鍛煉了我的各個方面的能力，在查閱資料的過程中鍛煉了我的耐心，在和人探討解決問題時也鍛煉了我的交際能力等，這次的畢業(yè)設(shè)計是一次全面的提升。 在此次的畢業(yè)設(shè)計上老師和同學(xué)也給予了我非常非常多的幫助和鼓勵。他們對我的幫助不僅僅是這次的畢業(yè)設(shè)計，更是體現(xiàn)在這四年之間的每一刻。在這大學(xué)生涯的末斷，我們?nèi)钥梢跃墼谝黄鹩懻搯栴}，談笑風(fēng)生進(jìn)而很好的了解了每個人的興趣所在，以及以后的發(fā)展意向。這讓我對同學(xué)又進(jìn)一步的得到了解，讓我們的友誼也得到了加深，這真的是一個非常難得的機會。 另外我也要對我的老師表示由衷的感謝和隆重的敬意。在這次的畢業(yè)設(shè)計之中，我的老師給了我非常細(xì)致的指導(dǎo)。只要我碰到了任何問題他都會很耐心的幫我解答。而且不僅僅是教書，老師對我的指導(dǎo)還包含著育人，在我生活中碰到難題時他也會站在我的角度上去替我思考問題，引導(dǎo)我前行。當(dāng)然不僅是劉老師，在大學(xué)生涯的四年，我也很榮幸的碰到了一群好老師，得到了他們的悉心指導(dǎo)和幫助。老師對學(xué)生總是默默付出，我在大學(xué)期間我常常沒有特別重視自己的學(xué)業(yè)和問題，但是老師總能主動的聯(lián)系到我告訴我該怎么做，設(shè)身處地的為我著急。所以我也要未四年來替我操心的老師說一句抱歉，并且對他們表示由衷的感謝和敬意。在人生的道路上，碰到這些良師和益友是多么幸運的事情。 參考文獻(xiàn) [1]王永華主編.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.9 [2] 殷洪義主編.可編程序控制器選擇設(shè)計與維護(hù).北京：機械工業(yè)出版社，2016。 [3] 袁任光.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實例.北京：華南里工大學(xué)出版社,2007。 [4] 張萬忠.電器與PLC控制技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2012。 [5] 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例.北京：人民郵電出版社,2014。 [6] 張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2013。 [7]雷天覺主編.新編液壓工程手冊[M]，上下冊.北京：北京理工大學(xué)出版社，2015。 [8] 成大先.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014。