彎管機(jī)PLC+液壓畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、蘇世清:大彎管機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE 44PAGE 47引言管材的彎曲加工，在金屬結(jié)構(gòu)、農(nóng)牧機(jī)械、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、以及鍋爐、石油化工、電力、輕工、管道工程、航天機(jī)械等工業(yè)部門(mén)，有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)各種彎曲成型管件的數(shù)量、規(guī)格及用材的要求都在不斷地增加，花樣不斷翻新，同時(shí)對(duì)彎管精度和表面質(zhì)量提出了更高的要求。這一特點(diǎn)在某些行業(yè)如電力系統(tǒng)中尤為突出。目前600MW的火力發(fā)電機(jī)組的主蒸汽管路的直徑已達(dá)663mm，壁厚可達(dá)103mm，其管材為12CrlMov高溫合金鋼。采用最新的控制手段設(shè)計(jì)了適用于大口徑、厚壁管線的彎管機(jī), 采用了控制系統(tǒng)

2、, 用于彎管工藝的自動(dòng)控制和彎管質(zhì)量控制。現(xiàn)在的大型電力管道國(guó)內(nèi)外主要采用大型中頻加熱彎管機(jī)進(jìn)行彎制，但國(guó)內(nèi)的中頻加熱彎管機(jī)多以國(guó)外技術(shù)為藍(lán)本，采用機(jī)械傳動(dòng)，不僅造價(jià)昂貴，自動(dòng)化程度也偏低，很多都需要手動(dòng)操作。尤其當(dāng)設(shè)備嚴(yán)重老化時(shí)，運(yùn)行極不穩(wěn)定，因此難以使每一種管徑的鋼管在彎制過(guò)程中的工藝水平達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，所彎制出的彎管，其質(zhì)量和精度比較差，不符合國(guó)內(nèi)一些重大工程的要求，例如大型電站的機(jī)組、西氣東輸?shù)裙こ绦枰墓艿来蟛糠忠蕾?lài)進(jìn)口。本論文在現(xiàn)有彎管技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)的研究，決定采用液壓系統(tǒng)代替機(jī)械傳動(dòng)，并且利用可編程邏輯控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，借以消除現(xiàn)有彎管機(jī)中存在的問(wèn)題，

3、以期提高彎管的質(zhì)量和精度。這種新型的彎管控制技術(shù)從彎管的實(shí)際出發(fā)，著重的是理論聯(lián)系實(shí)際，其結(jié)果可以直接的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，可以節(jié)省大量的成本，同時(shí)對(duì)彎管的研究也具有深遠(yuǎn)的意義。1緒論1.1課題背景彎管機(jī)，其工作原理是將鋼管勻速推進(jìn)，鋼管沿預(yù)設(shè)的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過(guò)搖臂回轉(zhuǎn)裝置上的絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)裝置調(diào)整好彎曲半徑，采用加熱圈對(duì)鋼管加熱到一定溫度后進(jìn)行彎曲，彎曲時(shí)以液壓為動(dòng)力，由小車(chē)將鋼管向前推進(jìn)，沿調(diào)整好的彎曲半徑在加熱處發(fā)生變形而彎曲，鋼管變形后對(duì)其噴水冷卻，從而獲得所需的彎管管件。1.2課題研究的意義西氣東輸是國(guó)家為開(kāi)發(fā)西部進(jìn)行的戰(zhàn)略性工程，在西氣

4、東輸中，需要大量大口徑彎管用于管線轉(zhuǎn)彎處，這些管線的口徑在，厚度在巧以上，國(guó)內(nèi)管道行業(yè)現(xiàn)有的彎管能力最大， 電氣控制系統(tǒng)采用繼電器控制和專(zhuān)用電路控制相結(jié)合，不能滿(mǎn)足工程需要，為此，在充分消化吸收原有彎管設(shè)備特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用最新的控制手段設(shè)計(jì)了適用于大口徑、厚壁管線的加熱彎管機(jī)，采用了控制系統(tǒng)，用于彎管工藝的自動(dòng)控制和彎管質(zhì)量控制。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)是一種采用微機(jī)技術(shù)的通用控制器，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。可編程邏輯控制器采用可編程存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)

5、數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入輸出方式控制各種類(lèi)型的機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊踢壿嬁刂破鞯某霈F(xiàn)徹底改變了工廠自動(dòng)控制的面貌，使傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制方式受到了巨大的挑戰(zhàn)。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器也開(kāi)始采用通用的微處理器，它的功能就不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算，同樣也具備諸如算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)的輸入輸出、網(wǎng)絡(luò)通信等等功能。因此，人們更確切地稱(chēng)之為可編程控制器(Programmable ControIler)，簡(jiǎn)稱(chēng)為PC，但是個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)習(xí)慣上也簡(jiǎn)稱(chēng)為Pc機(jī)，為避免混淆，人們通常仍舊沿用可編程控制器的傳統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)一PLC。多年來(lái)，微機(jī)化

6、的可編程控制器得到了驚人的發(fā)展，在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用等方面都有了新的突破，不僅控制功能增強(qiáng)，編程和故障檢測(cè)也更為靈活方便，而且遠(yuǎn)程IO和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示的發(fā)展，使可編程控制器向連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制方向發(fā)展。特別值得一提的是，可編程控制器替代傳統(tǒng)的繼電器接觸控制方式，取得了相當(dāng)好的收效。彎管機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，早在20世紀(jì)70年代時(shí)，美國(guó) EATONLEONARD公司就已經(jīng)研制生產(chǎn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控彎管設(shè)備，首創(chuàng)計(jì)算機(jī)編程數(shù)控彎管之先河，大大提高了當(dāng)時(shí)的數(shù)控彎管水平。 20世紀(jì) 80年代，日本千代田工業(yè)株式會(huì)社在美國(guó) EATONLEONARD公司的研究成果上，成功

7、研制了 M-1型管型測(cè)量機(jī)和 EC、TC兩種系列十多種型號(hào)的數(shù)控彎管機(jī)，功能非常強(qiáng)大，很快便以嶄新的技術(shù)面貌擠入了國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)的數(shù)控彎管機(jī)研究起步較晚，但發(fā)展很快，早在 1970年武昌造船廠就研制成功一臺(tái)數(shù)控彎管機(jī)，這是國(guó)內(nèi)自主研制的第一臺(tái)數(shù)控彎管機(jī)。1973年武昌造船廠又成功研制了 SKWG-2型數(shù)控彎管機(jī)。此后上海造船廠工藝研究所等多家國(guó)內(nèi)企業(yè)也陸續(xù)研制出了數(shù)控彎管機(jī)。目前我國(guó)彎管加工的現(xiàn)狀是既有自動(dòng)化程度高的數(shù)控彎管機(jī)，也有半自動(dòng)的數(shù)控彎管機(jī)，甚至還有相當(dāng)一部分中小企業(yè)還在使用傳統(tǒng)的手工彎管，具有典型的“老、中、青”(即手工彎管設(shè)備、半自動(dòng)彎管機(jī)床和全自動(dòng)彎管機(jī)床)三者結(jié)合的中國(guó)特色。

8、1.4 本文研究的主要內(nèi)容本課題主要是對(duì)彎管機(jī)機(jī)電器控制部分的研究與實(shí)現(xiàn)。由于彎管工藝對(duì)其加熱過(guò)程的速度和溫度都有較高要求，所以彎管機(jī)在對(duì)鋼管推制過(guò)程中的加熱溫度和推制速度的控制要求相當(dāng)高。在彎管成形過(guò)程中常會(huì)因速度和溫度控制不當(dāng)引起管徑開(kāi)裂、管壁厚度不均缺陷。因此，本課題的主要研究?jī)?nèi)容是：設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的控制器去控制彎管機(jī)的溫度和速度使其在減少次品率的條件下又快又好的推制出所要求角度的彎管。其次，彎管機(jī)電器控制系統(tǒng)CPU為控制核心，輸入約30個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)（若干限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、繼電器）。其他電器包括三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。對(duì)他們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是本課題的一個(gè)研究方向。1.5 論文結(jié)構(gòu)本文通過(guò)五部分對(duì)中頻

9、加熱彎管機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了敘述：1 緒論，介紹了課題背景、研究意義、國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和研究?jī)?nèi)容；2、通過(guò)對(duì)其原理系統(tǒng)進(jìn)行分析，選擇合適的方案；3、系統(tǒng)方案的確定，對(duì)CPU的選擇及其他器件的選擇做一個(gè)簡(jiǎn)紹；4、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，說(shuō)明了系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)方法；5、總結(jié)本課題。2彎管機(jī)原理2.1彎管機(jī)的工作原理彎管機(jī)主要由機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)、等組成。機(jī)械裝置主要有卡緊裝置、小車(chē)推進(jìn)裝置、導(dǎo)向輪裝置和搖臂回轉(zhuǎn)裝置等組成。其工作原理是將鋼管勻速推進(jìn)，使鋼管沿預(yù)設(shè)的軌道行走從而形成具有一定曲率半徑和角度的彎管。先將鋼管安裝就位，通過(guò)搖臂回轉(zhuǎn)裝置上的絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)裝置調(diào)整好彎

10、曲半徑，從而獲得所需的彎管管件。特點(diǎn)：彎出的管具有形變小，壁厚差小，無(wú)應(yīng)力。彎曲半徑0-1800可調(diào)節(jié)。2.2彎管機(jī)的工藝過(guò)程本課題的研究工作主要是根據(jù)彎管機(jī)的工藝流程對(duì)彎管機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和數(shù)學(xué)建模，確定適用于該系統(tǒng)的控制算法，進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)和軟件的編程，并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試，完成理論與實(shí)踐的結(jié)合。如圖2-1所示。 彎管參數(shù)確定夾具夾緊放置鋼管 彎管推進(jìn)推進(jìn)位置控制彎管夾具松開(kāi)彎管結(jié)束圖2-1彎管機(jī)流程 Figure 2-1 pipe bender process由于管材的材質(zhì)各異， 管徑、壁厚、彎曲角度等差異較大，使得中頻電源加熱溫度和彎管推進(jìn)速度之間的關(guān)系都不一樣，并且各工藝參數(shù)的設(shè)定也

11、比較復(fù)雜， 而參數(shù)設(shè)定的合適與否會(huì)極大影響彎管的各種機(jī)械性能， 所以要根據(jù)工況的不同進(jìn)行參數(shù)選擇， 并由此控制彎管的質(zhì)量。其次在對(duì)彎管機(jī)的系統(tǒng)以及彎管工藝有一個(gè)很好的了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況，完成硬件設(shè)備的選型和軟件的設(shè)計(jì)。2.3彎管控制流程根據(jù)彎管機(jī)簡(jiǎn)單的工藝流程我們可以寫(xiě)出彎管機(jī)軟件編程的流程框圖，根據(jù)流程圖可以很好的編寫(xiě)軟件程序，以便更好、更準(zhǔn)、更精的控制彎管機(jī)，生產(chǎn)出合格的彎管來(lái)。下面就是彎管機(jī)的彎管機(jī)編程的流程框圖2-2。電機(jī)啟動(dòng)放置鋼管半徑調(diào)節(jié) 管與推進(jìn)裝置固定 勻速推進(jìn)鋼管是否達(dá)到設(shè)定位置 N Y Y N Y N 結(jié)束是否到達(dá)彎管要求夾具松開(kāi)卸料彎管結(jié)束 Y 圖2-2彎管流程F

12、igure 2-2 Bending Process3液壓系統(tǒng)3.1液壓流程液壓彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)原理，主夾缸在彎管時(shí)始終保證管道通過(guò)夾具固定于旋臂之上，確保管道按預(yù)定的半徑進(jìn)行彎曲；輔夾缸在彎管時(shí)把彎管固定于推進(jìn)小車(chē)之上，防止管道在推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)；在彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)中，彎曲主夾缸、輔夾缸均采用液控單向鎖緊閥，減少壓力損失，以保證彎管過(guò)程中夾緊、彎曲動(dòng)作可靠。操作人員裝好管坯，然后按下啟動(dòng)按鈕，在可編程控制器的控制下依次自動(dòng)執(zhí)行以下的動(dòng)作：(1)電磁鐵9YA 通電而10YA 斷電，從而調(diào)整彎管的半徑；手動(dòng)(2) 7YA 通電而8YA 斷電，定位夾緊；(3)碰觸到SQ2 時(shí)，電磁鐵3 YA 通電，主

13、夾缸驅(qū)動(dòng)夾頭關(guān)閉，從而把管子加緊；(4) 碰觸到SQ3 時(shí)，電磁鐵5YA 通電，輔夾缸驅(qū)動(dòng)夾頭關(guān)閉把管子和推進(jìn)小車(chē)固定在一起；(5)碰觸到SQ4 時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)小車(chē)運(yùn)行，從而由小車(chē)帶動(dòng)鋼管前進(jìn)，沿調(diào)整好的的彎曲半徑進(jìn)行快速?gòu)澢?6)碰觸到SQ5 時(shí)，電磁鐵6YA 通電5YA 斷電，輔夾頭松開(kāi)；(7)碰觸到SQ6 時(shí)，輔夾頭退回；(8)碰觸到SQ7 時(shí)，電磁鐵4YA 通電3YA 斷電，主夾頭松開(kāi)；(9)碰觸到SQ8 時(shí)，主夾頭退回；(10)碰觸到SQ9 時(shí)，電磁鐵10YA 通電而9YA 斷電，輔夾缸驅(qū)動(dòng)夾頭松開(kāi)；(11)碰觸到SQ10 時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)小車(chē)退回；操作人員將彎制好的管件取下

14、之后準(zhǔn)備下一個(gè)彎管開(kāi)始，從而完成一個(gè)工作循環(huán)液壓原理圖如圖3-1所示圖3-1液壓原理Figure 3-1 Hydraulic Principle1 三位四通電磁閥 2 溢流閥 3油泵 4 濾油器 5 夾緊液壓缸 6 單向閥 7 單向節(jié)流閥 8 雙向泵 9調(diào)速閥 10 油泵電機(jī) 11 郵箱3.2 液壓系統(tǒng)工況分析設(shè)：最大工作壓力；運(yùn)動(dòng)部件自重Fg=10kN；工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度相等，v1=0.2m/s；工作進(jìn)給速度0.1m/s；快進(jìn)的行程為L(zhǎng)1=400mm；工作行程長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=400mm。導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為fd=0.1，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間t=0.2s。該

15、系統(tǒng)采用液壓與電氣配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)控制繪制動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖，如圖3-2所示。（a）運(yùn)動(dòng)分析圖3-2Figure 3-2 Motion Analysis快進(jìn) (3-1)工進(jìn) 3.3液壓缸的確定3.3.1液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算（1）工作負(fù)載： （2）摩擦阻力：靜摩擦阻力 (3-2)動(dòng)摩擦阻力（3）慣性阻力動(dòng)力滑臺(tái)起動(dòng)加速，反向起動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)的加速度的絕對(duì)值相等，即v=0.1m/s，t=0.2m/s，故慣性阻力為： (3-3)根據(jù)以上的計(jì)算，=0.9可得到液壓缸各階段的各各動(dòng)作負(fù)載，見(jiàn)表1所示。表3-1液壓缸各階段工作負(fù)載計(jì)算Table 3-1 Hydraulic cylinder

16、load calculation of the phase工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載/N液壓缸推力F/N起動(dòng)20002222加速15001667快進(jìn)10001111工進(jìn)F= +1300014444反向起動(dòng)F =20002222加速F = +15001667快退F =10001111制動(dòng)F =5005563.3.2 確定缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑液壓缸的工作壓力為p1=2.5M Pa。選定快進(jìn)、快退時(shí)回油壓力損失。 (3-4)液壓缸的內(nèi)徑為： (3-5)圓整取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=95mm，則d=0.707D，即d=0.70795=67.165mm，圓整液壓缸實(shí)際有效面積計(jì)算無(wú)桿腔面積 (3-6)有桿腔面積3.3

17、.3計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力、流量和功率的實(shí)際值結(jié)果見(jiàn)表2所示。表3-2液壓缸各工況所需壓力、流量和功率Table 3-2 The conditions required for the hydraulic cylinder pressure, flow and power工況負(fù)載F/N回油腔壓力p2 (p2)/ (105 Pa)進(jìn)油腔壓力p1/(105 Pa)輸入流量q/(L/min)輸入功率P/kW計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)2 2225.6_p1=(F+p2A2)/(A1 -A2)q=(A1 -A2)v1P=p1 q10-3加速1 6678.4_快速1 11123.723.70.33工進(jìn)

18、14 44423.10.20.0077p1=(F+p2 A2)/ A1q= A1v2P= p1q10-3快退啟動(dòng)2 2227.1_p1=(F+p2 A1)/ A1q= A2v2P=p1q10-3加速1 66721.1_快退1 11119.40.0750.024制動(dòng)55617.6_3.4選擇液壓泵和電機(jī)3.4.1確定液壓泵的工作壓力、流量（1）液壓泵的工作壓力已確定液壓缸的最大工作壓力為2.5 MPa。在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，工進(jìn)是進(jìn)油管路較復(fù)雜，取進(jìn)油路上的壓力損失30105 Pa,則小流量泵的最高工作壓力為P=(25+30)105 Pa =55105 Pa 。 (3-7)大流量液壓泵只在

19、快速時(shí)向液壓缸供油，由工況圖可知，液壓缸快退時(shí)的進(jìn)油路比較簡(jiǎn)單，取其壓力損失為 4105 Pa，則大流量泵的最高工作壓力為Pp2=(19.4105+4105) =23.5105 Pa。（2）液壓泵的流量由工況圖可知，進(jìn)入液壓缸的最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為 23.7L/min ，最小流量在快退時(shí)，其值為0.075 L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)k=1.2，則液壓泵最大流量為qp=1.223.7 L/min=28.44 L/min 0由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3 L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.2 L/min，所以小流量泵的流量最小應(yīng)為3.2 L/min。3.4.2液壓泵的確定根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，查閱產(chǎn)品

20、目錄，選用相近規(guī)格CBF-F40型齒輪泵。 液壓泵電動(dòng)機(jī)功率為：由工況圖可知，液壓缸的最大輸出功率出現(xiàn)在快進(jìn)工況，其值為 0.33kW。此時(shí)，泵的輸出壓力應(yīng)為=8.4105 Pa ，流量為=(36+6) L/min= 42L/min 。取泵的總效率p= 0.75 ，則電動(dòng)機(jī)所需功率計(jì)算為/ (3-8)有上述計(jì)算，可選額定功率為1.1kW的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。3.5輔助元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量就可選擇各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件，其型號(hào)可查閱有關(guān)液壓手冊(cè)。液壓泵選定后，液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量與原定值不同，需重新計(jì)算，見(jiàn)表3。表3-3 流量計(jì)算Table 3-3 Flow Cal

21、culation快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/（L/min）排出流量/（L/min）運(yùn)動(dòng)速度/（L/min）3.6確定管道尺寸由于本液壓系統(tǒng)的油管通油量較大，其實(shí)際流量q約為75.28L/min=1.25510-3 m3/s，取允許流速v=3m/s。主壓力油管根據(jù)公式計(jì)算：d= (3-9)圓整后取d=20mm。3.7確定油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式V=(57)，選取油箱容積為: (3-10)3.8液壓電磁閥3.8.1 電磁閥概述在液壓系統(tǒng)中，用于控制和調(diào)節(jié)工作壓力的高低、流量大小以及改變流量方向的元件，統(tǒng)稱(chēng)為液壓控制閥。液壓控制閥通過(guò)對(duì)工作液體的壓力、流量以及流液方向的控制與調(diào)節(jié)，從而可以控制液壓執(zhí)行元件的開(kāi)啟

22、、停止和換向，調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度和輸出扭矩（或力）。按功能分可分為(1) 壓力控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路壓力的閥，如溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等；(2) 方向控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路中方向及其通和斷，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向及其啟動(dòng)、停止的閥。如單向閥、換向閥等；(3) 流量控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路中工作液體流量大小的閥。如節(jié)流閥、調(diào)速閥等。以下列舉了常見(jiàn)的液壓電磁閥結(jié)構(gòu)以及工作原理。（1） DR型先導(dǎo)式減壓閥其組成主要包括帶主閥插件(3)的主閥(1)和帶壓力調(diào)節(jié)組件的先導(dǎo)閥(2)。在靜態(tài)位置，閥常開(kāi)，油液可自由地從油口B 經(jīng)主閥芯插件(3)進(jìn)入油口A。油口A

23、 的壓力作用于主閥芯的底側(cè)。同時(shí)作用于先導(dǎo)閥(2)中的球閥(6)上，經(jīng)節(jié)流孔(4)作用于主閥芯(3)的彈簧加載側(cè)，并且流經(jīng)油口(5)。同樣，壓力經(jīng)節(jié)流孔(7)、控制油路(8)、單向閥(9)和節(jié)流孔(10)作用于球閥(6)上。根據(jù)彈簧(11)的設(shè)定，在球閥(6)前部、油口(5)中和彈簧腔(12)內(nèi)建壓，保持控制活塞(13)處于開(kāi)啟位置。油液可自由地從油口B 經(jīng)主閥芯插件(3)流入油口A，直至油口A 的壓力超過(guò)彈簧(11)的設(shè)定值，并打開(kāi)球閥(6)、控制活塞(13)移至關(guān)閉位置。當(dāng)油口A 的壓力與彈簧設(shè)定壓力之間達(dá)到平衡時(shí)，獲得期望的減壓壓力?？刂朴徒?jīng)控制油路(15)由外部從彈簧腔(14)泄回油箱

24、。通過(guò)安裝一個(gè)可選的單向閥(16)可實(shí)現(xiàn)從油口A至B 的自由返回流動(dòng)。壓力表接口(17)用于油口A 的減壓壓力監(jiān)測(cè)。如圖3-3所示。圖3-3 Figure 3-3（2） DB/DBW型先導(dǎo)式溢流閥該溢流閥（DB 型）的組成主要包括帶主閥芯插件（3）的主閥（1）和帶壓力調(diào)節(jié)組件的先導(dǎo)閥（2）。DB 型溢流閥油路A 中的壓力作用于主閥芯（3）上。同時(shí)，壓力經(jīng)帶節(jié)流孔（4）和（5）的控制通路（6）和（7），作用在主閥芯（3）的彈簧加載側(cè)及先導(dǎo)閥（2）的球（8）上。如果A 口的壓力超過(guò)彈簧（9）的設(shè)定值，球（8）克服彈簧力（9）而使先導(dǎo)閥開(kāi)啟。該信號(hào)經(jīng)控制信道（10）和（6）從A 口內(nèi)部獲取。主閥芯（

25、3）彈簧加載側(cè)的油液經(jīng)過(guò)控制通路（7）、節(jié)流孔（11）和球閥（8）流入彈簧腔（12）。對(duì)DB.-5X/.-.型它由控制通路（13）內(nèi)部引入油箱，而對(duì)DB.5X/.Y.型經(jīng)控制通路（14）它由外部引入油箱。節(jié)流孔（4）和（5）在主閥芯（3）兩端產(chǎn)生壓降，因此A 到B 連接通道被打開(kāi)。油液由A 口流向B 口，而設(shè)定工作壓力保持不變。溢流閥借助油口X（15）可對(duì)不同壓力（二級(jí)壓力）卸荷或切換。如圖3-4所示。圖3-4Figure 3-4（3） WEH型方向閥型號(hào)4WEH.型方向閥WEH 型方向閥是一種電-液操作的方向滑閥。它們用于控制液流的開(kāi)啟、停止和方向。此類(lèi)閥組成主要包括閥體（1）、主控制閥芯（

26、 2）、一個(gè)或兩個(gè)復(fù)位彈簧（3.1）和（ 3.2），帶一個(gè)或兩個(gè)電磁鐵：電磁鐵“a”（5.1），電磁鐵“b”（5.2）的先導(dǎo)閥（4）。主閥閥芯由彈簧或液壓力保持在中位或初始位置。在初始位置，兩個(gè)彈簧腔（6）和（8）通過(guò)先導(dǎo)閥無(wú)壓的油箱連通。經(jīng)過(guò)控制油路（7）向先導(dǎo)閥（4）供油?？刂朴涂梢杂蓛?nèi)部或外部供給（外部供給油口X）。當(dāng)先導(dǎo)閥操作時(shí)，如電磁鐵“a”得電，先導(dǎo)滑閥（10）向左移動(dòng)，因此彈簧腔（8）獲得先導(dǎo)油壓力而彈簧腔（6）保持無(wú)壓狀態(tài)。先導(dǎo)壓力施壓于主閥芯的左端，并克服彈簧力（3.1），其結(jié)果，主閥的P 至B 和A 至T 被接通。當(dāng)電磁鐵斷電，先導(dǎo)閥回復(fù)至初始位置（帶定位機(jī)構(gòu)滑閥除外），彈

27、簧腔（8）向油箱卸荷。控制油從彈簧腔經(jīng)先導(dǎo)閥排入Y 口?？刂朴涂蓛?nèi)部或外部供油和回油（外部經(jīng)油口Y）?？蛇x擇的應(yīng)急手動(dòng)操作（9），在電磁鐵不通電情況下，可對(duì)先導(dǎo)滑閥（10）進(jìn)行操作。如圖3-5所示。圖3-5Figure 3-5（4）Z2FS.型雙單向節(jié)流閥Z2FS16 型閥是疊加式設(shè)計(jì)的雙路單向節(jié)流閥。該閥用于限制來(lái)自一個(gè)或兩個(gè)工作油口的主流量或控制流量。兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的單向節(jié)流閥在一個(gè)方向上限定流量，（通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥芯），在相反方向上允許自由流通。用于進(jìn)口節(jié)流控制時(shí)，油液從油口A 流經(jīng)節(jié)流口（1）到達(dá)工作油口。節(jié)流閥芯（4.1）可借助于調(diào)節(jié)螺釘（5）進(jìn)行軸向調(diào)整，從而可以設(shè)定節(jié)流口（1）。同時(shí)

28、，油口A 中的油液通經(jīng)道（2）到節(jié)流閥芯（4.1）的彈簧加載側(cè)（3）。產(chǎn)生的壓力與彈簧共同作用，使節(jié)流閥芯（4.1） 保持在節(jié)流位置。油液從執(zhí)行器回流推動(dòng)節(jié)流閥芯（4.2），允許油液自由流過(guò)。此時(shí)閥作為單向閥工作。根據(jù)型號(hào)（S 或S2），節(jié)流口可以起進(jìn)口或出口節(jié)流的控制作用。限制主流量為了改變執(zhí)行器的速度（主流量限制），雙路單向節(jié)流閥是而安裝于方向控制閥和底板之間。限制控制流量對(duì)液控方向閥，雙路單向節(jié)流閥用作控制阻尼調(diào)節(jié)，在此情況下，它被安裝于主閥和控制閥之間。圖3-6Figure 3-63.8.2電磁閥的選型電磁閥的選型一：適用性管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的

29、溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS，2W，ZQDF，ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式(壓差式)電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過(guò)濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開(kāi)關(guān)兩位控制；條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開(kāi)閉時(shí)間調(diào)節(jié)。注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響電源電流和

30、消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許10%左右，必須注意交流起動(dòng)時(shí)VA值較高。二、可靠性電磁閥分為常閉和常開(kāi)二種；一般選用常閉型，通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉；但在開(kāi)啟時(shí)間很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開(kāi)型了。壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說(shuō)我國(guó)還沒(méi)有電磁閥的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式，大口徑選用快速系列。三、安全性一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請(qǐng)選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標(biāo)定公稱(chēng)壓力一定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王(SLF)電磁閥。爆炸性環(huán)

31、境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。四、經(jīng)濟(jì)性有很多電磁閥可以通用，但在能滿(mǎn)足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。根據(jù)以上所訴選出采用其他元件型號(hào)如表3-4所示表3-4Table 3-3閥型號(hào)數(shù)量單向節(jié)流閥MK10-G103電磁換向閥3WE5N6.2/OAW220-50Z43泵口溢流閥DBDS10G10/101夾緊缸溢流閥DBDS10G1/103單向閥S10A0.15-25調(diào)速閥2FRM10-3X/50LB1雙向泵T8642B1 4 彎管機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC(Programmable logi2cal controller) ，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，是生產(chǎn)

32、過(guò)程控制的通用自動(dòng)控制部件，能完成算術(shù)/ 邏輯運(yùn)算、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)控制等操作。20 世紀(jì)中葉，由于市場(chǎng)的需要，工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始從大批量、少品種的方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、多品種的生產(chǎn)方式。這種控制系統(tǒng)體積大，耗電多，特別是改變生產(chǎn)程序很困難。為了改變這種狀況，1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)公開(kāi)對(duì)外招標(biāo)，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的需要。它具有編程方便、穩(wěn)定可靠、控制功能強(qiáng)、使用和維護(hù)方便、環(huán)境要求低以及性能價(jià)格比好等特點(diǎn)。因此，改變生產(chǎn)控制要求時(shí)，只要對(duì)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行修改即可，大大縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。PLC的出現(xiàn)被譽(yù)為20 世紀(jì)70 年代的

33、一場(chǎng)工業(yè)革命?，F(xiàn)在，與機(jī)器人、CAD/ CAM并稱(chēng)為自動(dòng)化三大技術(shù)支柱之一的PLC ，在工業(yè)控制各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。4.1PLC特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2、 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言4、 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 5 體積小，重量輕，能耗低 PLC的分類(lèi)及應(yīng)用PLC的類(lèi)型多，型號(hào)各異，各生產(chǎn)廠家的規(guī)格也各不相同，所以按一下兩種方式分類(lèi)：（1）按容量分類(lèi) PLC的容量主要指PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。按照PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，可將PLC分為小型PL

34、C（I/O總點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下），中型PLC(I/O總點(diǎn)數(shù) 在256到2048點(diǎn)之間)和大型PLC(I/O總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上)三種。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要分為箱體式和模塊式。4.2PLC的組成及主要的原理PLC的運(yùn)行框圖如下圖4-1所示 CPU強(qiáng)制為STOP電源處理內(nèi)部處理存放自行診斷錯(cuò)誤PLC正常方式執(zhí)行自診斷輸出處理執(zhí)行程序CPU運(yùn)行方式方式輸入處理（輸入傳送、遠(yuǎn)程I/O）通信服務(wù)（外設(shè)、CPU、總線服務(wù)）更新時(shí)鐘、特殊寄存器 STOP致命錯(cuò)誤方式圖4-1 PLC運(yùn)行框圖4-1 PLC Operation Block Diagram Figure4.2.1P

35、LC與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別PLC與 繼電器的區(qū)別 (1)繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。 (2)PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作 (1)輸入采樣階段 (2)用戶(hù)程序執(zhí)行階段 （3）輸出刷新階段 4.2.2PLC的選型（1） 輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%2

36、0%的可擴(kuò)展。（2） 存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。（3） 控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通

37、信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換

38、和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。 控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。 PLC系統(tǒng)的通信

39、接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。 為減輕CPU通信

40、任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 編程功能 離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。

41、 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 處理速度 PL

42、C采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶(hù)程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4s，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿(mǎn)足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。（4） 機(jī)型的選擇 PLC的類(lèi)型。PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。根據(jù)

43、PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU

44、模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 按功能分類(lèi)。根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)

45、、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 按

46、I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)。根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以?xún)?nèi)；單CPU、8位或16位處理器、用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K字以下。如：GE-I型 美國(guó)通用電氣（GE）公司 TI100 美國(guó)德洲儀器公司 F、F1、F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7-200 德國(guó)西門(mén)子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR-20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙CPU，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量28K。如：S7-300 德國(guó)西門(mén)子公司SR-400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司SU-5、SU

47、-6 德國(guó)西門(mén)子公司C-500 日本立石公司GE- GE公司大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在 2048點(diǎn)以?xún)?nèi)；多CPU，16位、32位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量816K。如：S7-400 德國(guó)西門(mén)子公司GE- GE公司C-2000 立石公司K3 三菱公司 按輸出形式分類(lèi)。按輸出形式分可分為:R-繼電器輸出(有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載)；S-雙向晶閘管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）；T-晶體管輸出（無(wú)觸點(diǎn)，帶直流負(fù)載）。 經(jīng)濟(jì)性的考慮。選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸

48、入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。由于三菱FX2N系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，并且我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2N系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱FX2N系列的PLC來(lái)控制該系統(tǒng)。（1）輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷

49、新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入信號(hào)怎樣變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫(xiě)入輸入端的新內(nèi)容。（2）程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按從左到右、從上到下的順序執(zhí)行用戶(hù)程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。因此，每一個(gè)元件（不包括輸入繼電器）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化的。(3)輸出刷新階段在所有用戶(hù)程序的指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開(kāi))在輸出刷新階段

50、轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，最后經(jīng)過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，實(shí)現(xiàn)控制命令的輸出。 PLC對(duì)輸入/輸出的處理原則(1)輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上一掃描周期的輸入刷新期間的接通和斷開(kāi)狀態(tài)。(2)程序執(zhí)行結(jié)果取決于用戶(hù)所編程序和輸入/輸出映像寄存器的內(nèi)容及其他個(gè)各元件映像寄存器的內(nèi)容。(3)輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。(4)輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。(5)輸出端子的接通和斷開(kāi)狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。4.2.3FX2N功能介紹FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列?？刂埔?guī)模：16256點(diǎn)（基本單元：16/32/48/64

51、/80/128點(diǎn)）。特點(diǎn)：（1） 集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三位一體。對(duì)6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)。（2） 高速運(yùn)算?；局噶睿?.08s/指令。應(yīng)用指令:1.52s數(shù)100s/指令。（3） 寬裕的存儲(chǔ)器。內(nèi)置8000步RAM存貯器，安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。（4） 豐富的軟元件。輔助繼電器：3072點(diǎn)。定時(shí)器：256點(diǎn)。 計(jì)數(shù)器：235點(diǎn)。數(shù)據(jù)寄存器：8000點(diǎn)。（5） 除了具有輸入輸出16256點(diǎn)的一般用途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。FX2N系列PLC 的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸

52、入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)。如表4-1給出了性能技術(shù)指標(biāo)。表4-1 FX2N性能技術(shù)指標(biāo)Table 4-1 FX2N performance specifications運(yùn)算控制方式存儲(chǔ)程序反復(fù)運(yùn)算方法（專(zhuān)用LSI），中斷命令輸入輸出控制方式批處理方式（在執(zhí)行END指令時(shí)），但有輸入輸出刷新指令運(yùn)算處理速度基本指令0.08s/指令應(yīng)用指令（1.52s數(shù)百s）/指令程序語(yǔ)言繼電器符號(hào)+步進(jìn)梯形圖方式（可用SFC表示）程序容量存儲(chǔ)器形式內(nèi)附8K步RAM，最大為16K步（可選RAM，EPROM EEPROM存儲(chǔ)卡盒）指令數(shù)基本、步進(jìn)指令基本（順控）指令27個(gè)，步進(jìn)指令2個(gè)應(yīng)用指令128種

53、298個(gè)輸入繼電器X000X267（8進(jìn)制編號(hào)）184點(diǎn)合計(jì)256點(diǎn)輸出繼電器X000X267（8進(jìn)制編號(hào)）184點(diǎn)輔助繼電器狀態(tài)寄存器一般用M000M499 500點(diǎn)鎖存用M500M1023 524點(diǎn)，M1024M3071 2048點(diǎn)合計(jì)2572點(diǎn)特殊用M8000M8255 256點(diǎn)初始化用S0S9 10點(diǎn)一般用S10S499 490點(diǎn)鎖存用S500S899 400點(diǎn)報(bào)警用S900S999 100點(diǎn)定時(shí)器100msT0T199（0.13276.7s） 200點(diǎn)10msT200T245（0.01327.67s） 46點(diǎn)1ms（積算型）T246T249（0.00132.767s） 4點(diǎn)100ms

54、（積算型）T250T255（0.132.767s） 6點(diǎn)模擬定時(shí)器（內(nèi)附）l點(diǎn)計(jì)數(shù)器增計(jì)數(shù)一般用C0C99 （032767）（16位） 100點(diǎn)鎖存用C100C199 （032767）（16位） 100點(diǎn)增/減一般用C220C234 （32位） 20點(diǎn)計(jì)數(shù)用鎖存用C220C234 （32位） 15點(diǎn)高速用C235C255中有：1相60kHz 2點(diǎn)，10kHz 4點(diǎn)或2相30kHzl點(diǎn)，5kHz l點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器通用數(shù)據(jù)一般用D0D199 （16位） 200點(diǎn)寄存器鎖存用D200D511（16位） 312點(diǎn)，D512D7999（16位） 7488點(diǎn)特殊用D8000D8195（16位） 106點(diǎn)變址

55、用V0V7，Z0Z7（16位） 16點(diǎn)文件寄存器通用寄存器的D1000以后可每500點(diǎn)為單位設(shè)定文件寄存器（MAX7000點(diǎn)）指針跳轉(zhuǎn)、調(diào)用P0P127 128點(diǎn)輸人中斷、計(jì)時(shí)中斷I0口I8口 9點(diǎn)計(jì)數(shù)中斷I010I060 6點(diǎn)常數(shù)嵌套（主控）十進(jìn)制KN0N7 8點(diǎn)16位：-32768+32767；32位：-2147483648+2147483647十六進(jìn)制H16位，0FFFF（H），32位：0FFFFFFFF（H）4.3I/O分配表根據(jù)選擇原則應(yīng)選型號(hào)為FX2N-64MR-001的PLC I/O分配表如表所示。表4-2 PLC輸入分配Table 4-2 PLC input distribut

56、ion序號(hào)功能描述輸入地址分配備注1啟動(dòng)按鈕輸入X0.0SB12停止按鈕輸入X0.1SB23軌道夾緊限位開(kāi)關(guān)輸入X0.2SQ14主夾緊限位開(kāi)關(guān)輸入X0.3SQ25鋪夾緊限位開(kāi)關(guān)輸入X0.4SQ36電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕輸入X0.5SB37彎管限位開(kāi)關(guān)輸入X0.6SQ48鋪夾松限位開(kāi)關(guān)輸入X0.7SQ59軌道夾緊按鈕輸入X1.0SB410主夾松限位開(kāi)關(guān)輸入X1.1SQ611主夾緊按鈕輸入X1.2SB512軌道松限位開(kāi)關(guān)輸入X1.3SQ713電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕輸入X1.4SB614小車(chē)退限位開(kāi)關(guān)輸入X1.5SQ815手動(dòng)輸入X1.6S116回原點(diǎn)輸入X1.7S217單步輸入X2.0S318單周期輸入X2.1S41

57、9鋪夾緊按鈕輸入X2.2SB720彎管按鈕輸入X2.3SB821鋪夾松按鈕輸入X2.4SB922主夾松按鈕輸入X2.5SB1023軌道夾松按鈕輸入X2.6SB1124小車(chē)退按鈕輸入X2.7SB12 表4-3 PLC輸出分配Table 4-3 PLC output distribution序號(hào)功能描述輸出地址分配備注1油泵電機(jī)輸出Y0.0KM02軌道夾夾緊輸出Y0.1KM13主夾夾緊輸出Y0.2KM24鋪夾夾緊輸出Y0.3 KM35電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出Y0.4KM46彎管輸出Y0.5KM57鋪夾松輸出Y0.6KM68主夾松輸出Y0.7KM79軌道夾松輸出Y1.0KM810電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出Y1.1KM911小

58、車(chē)后退輸出Y1.2KM10根據(jù)I/O輸入輸出分配得PLC外部接線圖如圖4-2所示圖4-2外部接線圖Figure 4-2 External wiring diagram4.4 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)彎管機(jī)一共包括3個(gè)電機(jī)，彎管電機(jī)，油泵電機(jī)和彎管半徑調(diào)節(jié)電機(jī)，控制觸點(diǎn)由程序控制，系統(tǒng)安裝qf、來(lái)保護(hù)電機(jī)，電機(jī)過(guò)載時(shí)斷路器自動(dòng)斷開(kāi)，保護(hù)電機(jī)。fr1為油泵電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)器，fr2為彎管電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)器，fr3為彎管半徑調(diào)節(jié)電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)器。km0控制主油泵電機(jī)，km1、km2控制彎管電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，km1閉合km2斷開(kāi)彎管電機(jī)正轉(zhuǎn)，km1斷開(kāi)km2閉合彎管電機(jī)反轉(zhuǎn)，都斷開(kāi)時(shí)彎管電機(jī)停轉(zhuǎn)。km3、km4控制彎管

59、半徑調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，km3閉合km4斷開(kāi)彎管半徑調(diào)節(jié)電機(jī)正轉(zhuǎn)，km3斷開(kāi)km4閉合彎管半徑調(diào)節(jié)電機(jī)反轉(zhuǎn)，都斷開(kāi)時(shí)彎管半徑調(diào)節(jié)電機(jī)停轉(zhuǎn)。程序執(zhí)行的時(shí)候，觸點(diǎn)工作，電機(jī)通電工作完成彎管過(guò)程。過(guò)載時(shí)有熱保護(hù)器和短路器保護(hù)。圖4-3 主電路圖Figure 4-3 Main circuit4.5 pLc控制面板圖4-4 控制面板簡(jiǎn)圖Fig.4-4 Control Panel diagram彎管機(jī)手動(dòng)控制面板如圖4-4所示，每臺(tái)機(jī)器在初始工作時(shí)都必須進(jìn)行調(diào)試，手動(dòng)工作方式主要是針對(duì)調(diào)試而設(shè)計(jì)的，對(duì)程序和硬件的兼容與否做出判定并改善。4.6 開(kāi)關(guān)選型按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來(lái)接通或斷開(kāi)控制電路

60、（其中電流很?。瑥亩_(dá)到控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開(kāi)關(guān)。按鈕分為常開(kāi)按鈕即開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)的按鈕。 常閉按鈕即開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接通的按鈕。常開(kāi)常閉按鈕即開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)既有接通也有斷開(kāi)的按鈕。也稱(chēng)為按鍵，是一種電閘(或稱(chēng)開(kāi)關(guān)），用來(lái)控制機(jī)械或程式的某些功能。一般而言，紅色按鈕是用來(lái)使某一功能停止，而綠色按鈕，則可開(kāi)始某一項(xiàng)功能。按鈕的形狀通常是圓形或方形。 按鈕是一種人工控制的 HYPERLINK /view/306684.htm t _blank 主令電器。主要用來(lái)發(fā)布操作命令，接通或開(kāi)斷控制電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。對(duì)于常開(kāi)觸頭,在按鈕未被按下前, HYPERLINK /view/1343