畢業(yè)設(shè)計（論文）-鋼軌磨光機液壓系統(tǒng)及PLC設(shè)計

鋼軌磨光機液壓及PLC系統(tǒng)設(shè)計摘要本文第一部分是設(shè)計鋼軌磨光機的液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)上、下磨頭進給、擺動、砂帶張緊及砂帶調(diào)整。在整個液壓傳動機構(gòu)中，泵源選用了三聯(lián)齒輪泵供油。因磨削是系統(tǒng)的核心，故上、下磨頭的進給液壓缸分別由兩個泵供油；其他動作的液壓缸合用另外一個泵；三個泵的壓力調(diào)整與卸載分別通過溢流閥與二位四通電磁換向閥、溢流閥實現(xiàn)；各泵的壓力可以通過壓力表顯示。由于一個工作循環(huán)中，磨削、擺動、砂帶張緊及砂帶調(diào)整等動作要同時發(fā)生，且各執(zhí)行器的負載不盡相同，為解決各執(zhí)行器間的相互干擾問題，故在實現(xiàn)這些動作的液壓缸油路上設(shè)置了調(diào)速閥；為了消除磨削過程中砂帶抱死、斷帶、磨削太大和磨削量不夠等問題，在有關(guān)液壓缸的油路上設(shè)置了電液比例溢流閥，通過漸增壓力的方法設(shè)置比例電磁鐵的輸入電流來實現(xiàn)。本文的第二部分是液壓系統(tǒng)的電氣控制部分應(yīng)用PLC來實現(xiàn)的。PLC和傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)比較，具有可靠性高、邏輯功能強、體積小，可在線修改控制程序，具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易于與計算機接口，能對模擬量進行控制，具備高速計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)點。關(guān)鍵詞液壓系統(tǒng)；磨光機；PLC控制器TheDesignoftheHydraulicPressureSystemforRailgrinderandPLCAbstractThefirstpartisthedesignofrailgrinder'shydraulicsystem,whichrequirestothemovementofverticalgrindingfeed,swing,andbeltadjustment.Inthehydraulicdrivemechanism,thepumpsourceisselectedtriplegearpumpoil.Threepumppressureadjustmentandunloadingthroughthereliefvalvecompaniedtogetherandtwofour-waysolenoidvalves,reliefvalvetoachieve;thepumppressurecanbedisplayedbypressuregauge.Whenaworkingcyclecompleted,grinding,swingandbeltadjustmentactiontooccursimultaneously.Inordertoeliminatetheprocessofgrindingbeltlocking,belt,grindingandgrindingcapacityarenotenoughforthatbigissuessuchastheoilinthehydrauliccylinderplacedinthewayelectro-hydraulicproportionalandthemethodsetbytheproportionofincrementalpressure.

ThesecondpartisanelectricitycontrolwhichisappliedthePLCwithtraditionalelectricappliancestokeepintouchwiththemachinecontrolsystem,whichhasthedependablehigh,thelogicfunctionandhastheabilityofsmallphysicalvolume,soitcandoon-linemodificationcontrolprocedure,inaddition,ithaslongrangecorrespondencenetfunction,whichisabletoconnectwithcalculator,andcandealwithmeasuretotheemulationtheproceedingcontrols,whenhavingthehighspeedcounttocontrolwithtowaittheexcellentfunction.ThePLCischosetouseSiemensseriesS7-200CPU224typemadeinGermany.KeywordsHydraulicsystem;Railgrinder;PLCcontrol目錄摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 1液壓傳動概述 1液壓傳動發(fā)展 1液壓傳動概況 1液壓傳動特點 21.2PLC的發(fā)展概況 3題目研究的目的及意義 3本文所要研究的內(nèi)容 4第2章液壓系統(tǒng)設(shè)計及計算 52.1系統(tǒng)設(shè)計要求 52.2確定執(zhí)行元件的工作壓力 52.2.1初選液壓缸的工作壓力 52.2.2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)系數(shù) 52.2.3計算液壓缸的工作壓力,流量和功率 62.3夾緊缸的設(shè)計 72.4擬定系統(tǒng)原理圖 72.4.1速度控制回路的選擇 72.4.2換向和速度換接回路的選擇 72.4.3壓力控制回路的選擇 82.4.4夾緊回路的選擇 82.5選擇元件 82.5.1選擇液壓泵 82.5.2與液壓泵匹配的電動機的選定 82.5.3確定管道尺寸 92.5.4液壓油箱容積的確定 102.5.5液壓系統(tǒng)的驗算 10第3章液壓集成塊結(jié)構(gòu)設(shè)計 113.1液壓集成回路設(shè)計 113.2液壓集成塊及其設(shè)計 113底板的設(shè)計 113頂蓋的設(shè)計 113集成塊的設(shè)計 12第4章液壓站的設(shè)計 134.1油箱的設(shè)計 134液壓油箱有效容量的確定 134油箱的外形尺寸 134.1.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 134.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 164液壓泵與電機安裝方式 164液壓泵的安裝以及液壓泵和電動機的聯(lián)軸器 164液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16第5章液壓系統(tǒng)的PLC控制 185.1選擇PLC產(chǎn)品和此產(chǎn)品的優(yōu)點 185.2S7-200的硬件組成 195基本單元 195確定系統(tǒng)的總點數(shù) 195確定PLC的型號 195.2.4CPU及工作方式 195工作電源 195輸入／輸出及狀態(tài)顯示 205擴展單元 205.2.8S7-200的地址分配方法 205.2.9I/O地址分配 215.3控制面板 215.4PLC外部接線圖 235.5PLC梯形圖 24結(jié)論 25致謝 25參考文獻 25附錄 25緒論液壓傳動概述液壓傳動發(fā)展液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新的技術(shù)，如果從十七世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理，十八世紀(jì)末英國制成世界第一臺水壓機算起，液壓傳動已有二三百年的歷史。然而液壓傳動的真正推廣使用是最近三四十年的事。十九世紀(jì)末，德國制成了液壓龍門刨床，美國制成了液壓六角車床和磨床。由于沒有成熟的液壓元件，一些通用的機床直到本世紀(jì)30年代才開始采用液壓傳動，而且仍很不普通。第二次世界大戰(zhàn)期間，某些兵器用上了反映快，動作準(zhǔn)，功率大的液壓傳動裝置，推動了液壓技術(shù)的發(fā)展。二站后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，在機床、工程機械、農(nóng)用機械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。本世紀(jì)60年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、計算機技術(shù)等的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中去。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時，新的液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化，微機控制等方向發(fā)展。液壓傳動概況液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，在由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞轉(zhuǎn)換和控制。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說液體各處的壓強是一致的，我們所常見的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。液壓傳動中所需要的元件主要有動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)化變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作裝置，也就是把液壓的能量轉(zhuǎn)換成為機械能，從而對外做功。液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預(yù)期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機械操縱閥、電動操縱閥等。除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置，通過以上的各個器件，我們就能夠建設(shè)出一個液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的控制回路。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。液壓作為一個廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制技術(shù)、計算機控制的技術(shù)等技術(shù)結(jié)合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以各加精巧的、更加靈活的完成預(yù)期的控制任務(wù)。液壓傳動特點(1)與電動機相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動力，也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，即它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。(2)液壓裝置容易做到對速度的無級調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中進行。(3)液壓裝置作用平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻率換向。(4)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護，能實現(xiàn)自潤滑，使用壽命長。(5)液壓裝置易于實現(xiàn)自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和流量進行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動控制結(jié)合起來，實現(xiàn)復(fù)雜的運動和操作。(6)液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。(7)由于液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動無法保證嚴(yán)格的傳動比。(8)液壓傳動有較多的能量損失(泄漏損失、摩擦損失等)，因此傳動效率相。(9)液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低溫度下工作。(10)液壓傳動在出現(xiàn)故障時不易診斷。PLC的發(fā)展概況自1969年針對：正業(yè)控制的特點和需要而開發(fā)的世界上第—臺PLC問世以來，迄今已30余年了，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機控制裝置．它僅充分利用了微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習(xí)慣，屏棄了微機常用的專業(yè)編程語言的表達形式，獨具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖或流程圖為基礎(chǔ)的形象化編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易．用戶買到所需PLC后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和擁護程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐．而且用戶程序的編制，修改和調(diào)試不需要具有專門的計算機編程語言知識．這樣就破除了“電腦”的神秘感，非計算機專業(yè)人員同樣能掌握運用，大大地推動了計算機技術(shù)的普及應(yīng)用。PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術(shù)，是改造傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備最理想的智能化控制器，現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT)之一．它以其可靠性高，邏輯功能強，體積小，可在線修改控制程序，具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易于與計算機接口，能對模擬量進行控制，具備高速計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代山大量繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、航天航空等行業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。它是開發(fā)研制智能化、柔性化、多功能化、數(shù)字化、機電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品首選的控制器，其應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)技術(shù)先進水平的重要標(biāo)志之一。題目研究的目的及意義液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新的技術(shù)。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高速，大功率，高效，低噪聲，經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大進展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。同時，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。為了機床適應(yīng)小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工，充分利用普通機床，就需要對普通機床進行機電一體化改造。以可編程控制器(簡稱PLC)作為控元件，替代機床繼電器鐮接觸器組成的電氣控制部分，是為了提高機床電氣控制系統(tǒng)的可靠性。由于受到液壓傳動以向集成化，電氣化方向發(fā)展的影響，加上前人的經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)有的知識，本系統(tǒng)能使我受到液壓工程和PLC上綜合訓(xùn)練的目的。通過此系統(tǒng)的設(shè)計改變了原來手工操作精準(zhǔn)度，深孔加工難把握的難題，可靠性高，抗干擾能力強，使操作更變捷，加工更精密，使生產(chǎn)效率得到相應(yīng)的提高。本文所要研究的內(nèi)容設(shè)計鋼軌磨光機的液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)上下磨頭進給、擺動、砂帶張緊及砂帶調(diào)整，用PLC實現(xiàn)電器部分控制。要求完成的圖紙：1.完成鋼軌磨光機液壓系統(tǒng)原理圖2.完成液壓泵站裝配圖3.完成PLC外部接線圖4.完成PLC梯形圖5. 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。編寫畢業(yè)設(shè)計說明書中完成的設(shè)計計算：1．分級進給系統(tǒng)設(shè)計2．液壓系統(tǒng)設(shè)計及計算3．液壓集成塊結(jié)構(gòu)設(shè)計4．液壓站的設(shè)計5．液壓系統(tǒng)的電氣控制6．液壓系統(tǒng)的PLC控制液壓系統(tǒng)設(shè)計及計算液壓系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計要求根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計需要，要求實現(xiàn)上下磨頭進給，擺動，砂帶張緊及砂帶調(diào)整。工作循環(huán)是：系統(tǒng)初始化→移動車體→定位→夾緊→上下磨頭進給→上下磨頭擺動→砂帶調(diào)整。調(diào)查研究及計算結(jié)果表明：上磨頭擺動：速度25mm/s，行程20cm;車體移動：前進，速度/s，后退，速度/s；上磨頭砂帶張緊：砂帶重250N，張緊150mm，速度150mm/s；上下磨頭載荷：快進500mm，速度250mm/s，慢進100mm，速度100mm/s，返回下磨頭砂帶防逃：前進和后退速度同5mm/s，載荷同支撐砂帶力20N，行程總時間20-30s，加、減速時間t為0.2s,采用臥式平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs，動摩擦系數(shù)fd。確定執(zhí)行元件的工作壓力初選液壓缸的工作壓力由負載值大小取液壓缸工作壓力P為1Mpa，載荷為3kN。確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)系數(shù)由分析工作工況看出,最大負載為啟動加速階段的負載,則有：按液壓缸內(nèi)徑系列將以上計算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,取。為了實現(xiàn)快進速度與快退速度相等,采用差動連接,則,所以。同樣圓整成標(biāo)準(zhǔn)系列液壓缸活塞桿外徑,取,由,算出液壓缸無徑腔有效作用面積為，有桿腔有效作用面積為。計算液壓缸的工作壓力,流量和功率1．計算工作壓力本系統(tǒng)的背壓認為0Mpa。差動快進階段工作進給階段快速退回階段2.計算液壓缸的輸入流量因為快進速度V=0.250m/s,慢進速度V=0.100m/s，返回速度V=快進階段工進階段快退階段3.計算液壓缸的輸入功率快進階段工進階段快退階段夾緊缸的設(shè)計工件以圓柱面在V型塊上定位用壓板夾緊，夾緊力公式:工件直徑工件與V型塊摩擦系數(shù)切削扭矩安全系數(shù)則可取W=5000～6000N（3-9）擬定系統(tǒng)原理圖速度控制回路的選擇本液壓機床的進給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度負載特性，故采用凋速閥調(diào)速。有三種方案可供選擇，即進油節(jié)流調(diào)速回路、回油節(jié)流調(diào)速回路、旁路節(jié)流調(diào)速回路。本系統(tǒng)屬于功率不大，但載荷變化較大，運動平穩(wěn)性要求較高的液壓系統(tǒng)中，我們選用回油節(jié)流調(diào)速回路保證液壓系統(tǒng)功能的正常實現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)效率和節(jié)約能源，采用三聯(lián)齒輪泵供油回路。換向和速度換接回路的選擇本系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求較高，所以選用價格相對較高的電磁換向閥控制換向回路，為了便于差動連接，選用三位四通電磁換向閥。二個動力部件可同時實行轉(zhuǎn)換，亦可不同時轉(zhuǎn)換．由計算可知，當(dāng)滑臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，進入液壓缸的流量由8.4L／min降為1.壓力控制回路的選擇采用三聯(lián)齒輪泵，因磨削是系統(tǒng)的核心，故上下磨頭的進給液壓缸分別由泵2和1供油；其他動作的液壓缸合用泵3供油。即低壓泵(大流量)用于快進和快退；高壓泵(小流量)用于工作進給，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。夾緊回路的選擇采用三位四通換向閥來控制液壓缸，以實現(xiàn)夾緊，松開的動作?？紤]到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。將上述所選定的液壓基本回路組合成液壓系統(tǒng)，并根據(jù)需要作必要的修改調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖附錄圖1所示。選擇元件選擇液壓泵有上述計算可知,快退階段液壓缸工作壓力最大,如果取進油路總的壓力損失,則液壓泵最高工作壓力:因此,液壓泵的額定壓力可以取為快進、快退時泵的流量為:工進時泵的流量為：考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點,尚需加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量,一般取為3L/min,所以小流量泵的流量為：查產(chǎn)品樣本,選用CB-B32型三聯(lián)齒輪泵,其額定轉(zhuǎn)速為n=145rad/s,容積效率,質(zhì)量：kg，驅(qū)動功率：kw。與液壓泵匹配的電動機的選定由上述計算可知,快退階段的功率最大,故按快退階段估算電動機的功率。若取快退時進油路的壓力損失,液壓泵的總效率,則電動機的功率為：查電動機產(chǎn)品樣本,選用Y90S-6型異步電機,,n=960r/min。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖,本液壓系統(tǒng)可采用中低壓液壓閥,按通過各液壓閥油液的最高壓力和最大流量,選擇各液壓閥的型號規(guī)格[8],如下表2-1所示：表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11液壓元件表序號元件名稱額定流量q/(L/min)型號1、2、3定量液壓泵40CB-B404、5、32溢流閥25LY-25B6、7、9、12、24、31二位四通電磁換向閥2524E1-25B8、11、18、25調(diào)速閥25Q-25B9、12二位二通電磁換向閥2522E1-25B10、13、16、26、33三位四通電磁換向閥2534Y-25BY25、34節(jié)流閥25L-25B22、27、28液控單向閥25I-25B33單向減壓閥25JI-25B19減壓閥25J-25B20、36、37單向閥25I-25B確定管道尺寸油路內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定,也可按管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)主油路流量為差動時流量q=/min,壓油管的允許流速取v=4m/s,則內(nèi)徑d為:取油管內(nèi)徑d為10mm?，F(xiàn)參照CB-B40三聯(lián)齒輪泵吸油口連接尺寸,取吸油管內(nèi)徑。液壓油箱容積的確定本系統(tǒng)為中壓液壓系統(tǒng),液壓油箱有效容量按泵的流量的5~7倍來確定,現(xiàn)選用容量為100L的BEX-100的油箱。液壓系統(tǒng)的驗算由于本系統(tǒng)比較簡單,壓力損失驗算可以忽略。又由于系統(tǒng)采用三聯(lián)齒輪泵供油方式,在液壓缸工進階段,大流量泵卸荷,功率使用合理；同時油箱容量可以取較大值,系統(tǒng)發(fā)熱溫升不大,對于該加工方式可以忽略，不必進行系統(tǒng)溫升的驗算。液壓集成塊結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓集成回路設(shè)計把液壓回路劃分為若干單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路O，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設(shè)計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓元件集成回路，以減少集成塊設(shè)計工作量，提高通用性。把各液壓單元集成回路連接起來，組成液壓集成回路。一個完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測壓回路等單元液壓集成回路組成，液壓集成回路設(shè)計完成后，要和液壓回路進行比較，分析工作原理是否相同，否則說明液壓集成回路出了差錯。液壓集成塊及其設(shè)計集成塊組是按通用的液壓回路典型設(shè)計的通用組件，它由集成塊、底板、頂塊按順序疊積，用四只長螺栓垂直固緊而成。液壓元件安裝在集成塊的前面，后面和右側(cè)面，左側(cè)面不安裝液壓元件，留著連接油管，以便向執(zhí)行元件供油。每個集成塊的上下兩面為集成塊疊積的結(jié)合面，其上有同一坐標(biāo)位置的垂直方向鉆有公共通油孔，P孔為主壓油路，O孔為主回油路，L為泄油口和連接螺栓孔。另外底板作用是連接集成塊組，液壓泵所供壓力油經(jīng)底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路O和泄油路L經(jīng)底板引入油箱。底板的設(shè)計底板是將集成塊組件固定在油箱面板上，另外將壓力油口P、回油口O和螺釘孔合用的泄油口L從底板上引出，用管接頭連接到相應(yīng)的泵源或通入油箱．底板上的垂直油口P為直孔，通過橫孔將壓力油孔在底板后側(cè)面引出，管接件與泵源相連；回油口O與泄油口L可直接通油箱。頂蓋的設(shè)計頂蓋主要作用是封閉主油路，連接集成塊組，并在右側(cè)面安裝壓力表開關(guān)及壓力表，進行觀察液壓系統(tǒng)各部及液壓泵的工作壓力。設(shè)計頂蓋時，要充分利用頂蓋的有效空間，把測壓回路，卸荷回路以及定位夾緊回路的測壓點布置在頂蓋上。集成塊的設(shè)計集成塊設(shè)計步驟如下：(1)制作液壓元件樣板。(2)確定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油通道P、回油通道O、泄漏油通道L、四個安裝孔的位置尺寸。通常壓力油通道尺寸由泵的流量來確定，回油口一般要大于壓力油通道尺寸。直接與液壓元件連接的液壓油口由選定的液壓元件規(guī)格確定。為了使通道相連而采用加工用的工藝孔要用錐管螺塞在集成塊表面堵死。(3)集成塊上液壓元件的布置，把做好液壓元件樣板放在集成塊各視圖進行布置。在布置液壓元件時，應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好，孔道相通的液壓元件盡可能布置在同一水平面，或在直徑的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，要避免液壓元件固定孔與閥口通道，集成塊固定螺孔相通．液壓元件的泄露孔可以考慮與回油口合并。液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相通，則盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑范圍之內(nèi)，否則要鉆中間孔道。電磁閥通常布置在集成塊的前面和后面，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分相碰，先布置垂直位置，后布置水平位置，電磁閥的水平基準(zhǔn)線X-X應(yīng)于集成塊水平對稱線X-X相重合，電磁閥水平方向，應(yīng)避免電磁閥固定螺孔和閥口通道與集成塊固定孔相穿通．其他側(cè)面上閥的位置也是先布置垂直位置，然后布置水平位置，使與電磁閥油口相通的油口位在同一層內(nèi)，溢流閥的先導(dǎo)部分可以伸出集成塊之外。(4)繪制集成塊液壓系統(tǒng)原理圖。如下圖3-1：圖3-1集成塊液壓系統(tǒng)原理圖液壓站的設(shè)計液壓站是液壓系統(tǒng)的動力源，向液壓系統(tǒng)提供所需的壓力、流量和清潔的工作介質(zhì)。它主要包括油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等；液壓泵裝置包括液壓泵，驅(qū)動電機及其它們之間的聯(lián)軸器等；液控裝置是指組成液壓系統(tǒng)各類元件及其相互連接部分等。油箱的設(shè)計液壓油箱的作用是儲存液壓油，散發(fā)熱量逸出空氣，沉淀雜質(zhì)，分離水分和安裝元件等功能。液壓油箱有效容量的確定油箱有效容量主要考慮工作循環(huán)時油液溫升，運行時液位變動，調(diào)試與維修時向管路及執(zhí)行機構(gòu)灌油，循環(huán)油量，液壓油液的壽命等因素．通常以工作壓力范圍來考慮，油箱有效容量V可按以下方式來確定：在中壓系統(tǒng)中可取，。另外要在油箱的最高液面以上要留出等于油液有效容量的10％~15％的空間，以便形成油液的自由表面，容納熱膨脹和泡沫，促進空氣分離，容納停機或檢修時靠自重流回油箱的油液。油箱的外形尺寸當(dāng)油箱的有效面積確定之后,一般可以從標(biāo)準(zhǔn)油箱系列中選圖5-1為液壓油箱的簡圖，在箱的上蓋或側(cè)面可以安裝液壓泵，電動機以及其它液壓元件。液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計油箱的材料與表面處理油箱由鑄鐵、鑄鋁和鋼板焊接而成的。當(dāng)由鑄鐵制成的油箱，內(nèi)表面不涂漆，但要確保清除所有的型砂和芯砂，表面必須噴砂處理。為減輕重量和提高散熱能力。而用鋁鑄成的油箱，內(nèi)表面也不用涂漆，僅需要徹底處理。多數(shù)油箱由鋼板焊接而成，這類油箱必須徹底清除所有泥土、切屑、毛刺、焊渣和鐵銹。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機清理，嚴(yán)重的銹蝕應(yīng)當(dāng)用噴丸處理。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11液壓油箱簡圖使用石油基液壓油的鋼板焊接油箱應(yīng)涂40以上的環(huán)氧底漆；使用乳化液或水二醇者不涂漆；在涂漆之前一般要磷化處理或噴丸，并用稀料溶劑洗凈脫脂后，用壓縮空氣吹干，使用磷酸脂液者，在予處理之后鍍鋅。油箱頂蓋油箱頂蓋用于安裝泵、馬達、集成塊、空氣過濾器等。油箱頂蓋的結(jié)構(gòu)取決于它上面裝些什么。當(dāng)油箱頂蓋安裝泵和電機時，頂蓋的厚度應(yīng)為側(cè)板厚度的4倍左右，以免產(chǎn)生振動。泵裝置與油箱頂蓋之間應(yīng)設(shè)置隔振墊。為了便于布置和維修有時采用在油箱頂蓋上裝有回油濾油器。頂蓋上的螺紋孔應(yīng)該用盲孔，以防污染物落入油箱內(nèi)。箱壁用鋼板焊接油箱時，采用中碳鋼板的厚度不少于3mm清洗口油箱上的清洗口用來清除油箱內(nèi)各部分并且能取出油箱中的元件。當(dāng)油箱頂蓋與側(cè)壁為不可拆卸時，應(yīng)在油箱側(cè)壁上至少設(shè)置—個清洗口清洗口的數(shù)量和位置應(yīng)當(dāng)便于清洗所有油箱內(nèi)表面和取出油箱元件。清洗口蓋板應(yīng)該能由一個人拆裝，清洗口的蓋板應(yīng)配有可重復(fù)使用的彈性密封圈。箱底油箱底部應(yīng)該朝向清洗口傾斜，傾斜的斜度通常為1/25~l/20。這樣便可使沉淀物聚集到油箱中的最低點，另外在最低點設(shè)置不少于M18.的放油塞為了改善油箱的冷卻條件便于放油和用叉車搬運，應(yīng)當(dāng)把油箱架起來使它至少高地面150mm，所以應(yīng)設(shè)有支腳。支腳—上有地腳角螺釘用的固定孔，支腳應(yīng)當(dāng)有足夠大的面積，以便可以用墊片或鍥鐵來找平。隔板為了延長油液在油箱中逗留的時間，促進油液在油箱中的環(huán)繞流動，這樣能促進更多的油液參與在系統(tǒng)循環(huán)，從而更好的發(fā)揮油箱的散熱、排氣、沉淀等功能，吸收液壓油壓力波動和防止液面波動，在油箱中尤其在油液容量超過100L的油箱中應(yīng)當(dāng)設(shè)置內(nèi)部隔板隔板的安裝把系統(tǒng)的回油區(qū)和吸油區(qū)隔開，并盡可能使油液在油箱內(nèi)沿著油箱環(huán)繞流動。隔板的缺口處要有足夠大的過流面積，使環(huán)繞流流速為-/s。隔板的高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。如果隔板與油箱內(nèi)表面之間采用焊接連接，則焊縫應(yīng)當(dāng)焊滿，不要留下可能無法清理的藏污垢的縫隙。吸油管與回油管吸油管與回油管應(yīng)當(dāng)用隔板隔開，盡量相距較遠些。吸油管入口處要裝粗濾油器。粗濾油器和回油管端與箱底的間距不少于20mm．在液壓油面以下，以便防止吸油時卷吸空氣或回油沖入油箱時攪動油面而混入氣泡?；赜凸芄芏艘诵鼻?5度，以增大出油口截面積，減慢出口處油流速度。另外應(yīng)使回油管斜切口面對箱壁，以利油液散熱，管端與箱壁距離均不宜小于管徑的3倍．當(dāng)回油管排回的油量很大時，宜使它出口處高出油面，向一個帶孔或不帶孔的斜槽(傾角5度~15度)排油，使油散開，一方面減慢流速；另一方面排走油液中空氣，減慢回油流速減少它的沖擊攪拌作用。泄油管管端亦可斜切并面對箱壁，但管口應(yīng)在液面上，以避免產(chǎn)生背壓。泄油管以單獨配置為好，盡量避免與回油管集流在一起。液位計液位計用于觀察油箱液面及監(jiān)視注油時液面。液位計應(yīng)安裝在油箱側(cè)面，液位計的下刻線至少要比吸油過濾器或吸油管口上源高出75mm，以免泵吸入空氣。液位計上刻線對應(yīng)著油箱的容量，有的液位計帶有溫度計。液位計與油箱連接要密封。注油口，通氣器注油口和通氣器一般合二為一，用于注油和保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣。注油器網(wǎng)網(wǎng)眼應(yīng)小于250gm,通過流量應(yīng)大于20L/min。通氣過濾器的過濾精度起碼為40gm,其容量應(yīng)是泵容積的兩倍，以便即使在系統(tǒng)尖峰需要期間液面迅速下降時也能在油箱內(nèi)保持大氣壓力。利用囊式蓄能器的氣囊或特制呼吸袋，構(gòu)成油箱內(nèi)部空氣與工作現(xiàn)場周圍空氣之間撓性隔離件，能在保持油箱內(nèi)壓力為大氣壓力的同時，防止周圍空氣中的潮氣和其它污染物進入油液。呼吸袋宜用于在惡劣的環(huán)境中需要嚴(yán)格保護的系統(tǒng)。液壓油的加熱與冷卻(1)加熱。寒冷地區(qū)因溫度低，油黏度大，液壓泵啟動困難，需首先加熱。通常用電加熱器。電加熱器的管狀部分應(yīng)水平全部侵入液壓油中，不允許因液面降低而使管狀部分外露。另外當(dāng)液壓油溫度升高至預(yù)定值時，電加熱器應(yīng)自動斷電。(2)冷卻。因液壓系統(tǒng)工作時產(chǎn)生各種損失，使液壓油產(chǎn)生大量的熱量，將直接影響系統(tǒng)的正常工作，有時單靠油箱散熱是不夠的，所以需要設(shè)置冷卻設(shè)備。液壓系統(tǒng)中冷卻器常用的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷兩種。液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓泵與電機安裝方式本系統(tǒng)采用了臥式安裝方式，液壓泵與電機的軸線呈水平安裝，此種結(jié)構(gòu)將泵及管道安裝在液壓油箱上面，安裝方便，散熱條件好。但有時同軸度不易保證。液壓泵的安裝以及液壓泵和電動機的聯(lián)軸器液壓泵的安裝靠泵本身角架。泵和電動機之間的聯(lián)軸器宜采用消除不同軸度的撓性聯(lián)軸器。另外為了防止機械振動傳給油箱和管路，泵裝置與外界的一切連接都該是彈性的，即泵的吸油管中裝設(shè)橡膠補償接管。出油管和泄油管中靠近泵的一段用軟管，泵與電動機組件的底座與箱蓋或機架之間裝設(shè)橡膠減振器。液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計本系統(tǒng)采用集成塊式液壓站裝置。它是由以下幾部分組成：集成塊組件、液壓泵裝置、外接管道支架、油箱部分。其中集成塊組和液壓泵裝置安裝固定在油箱頂蓋上，再由油管管接頭根據(jù)油路需要加以連接。另外，換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，這樣便于手動調(diào)整或拆裝電磁鐵。壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方；在油箱的邊緣處設(shè)置一些外接管道的支架，以便使外接管道固牢，從而增加了剛性，又整齊美觀；隨工作部件運動的管道可采用軟管，伸縮管等，軟管安裝時應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，以免影響使用壽命，互相平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。液壓系統(tǒng)的次序進行工作的一種控制方式。液壓系統(tǒng)的PLC控制選擇PLC產(chǎn)品和此產(chǎn)品的優(yōu)點選擇德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200SIMATICS7家族可編程控制器是西門子公司于1995年年底推出的新一代產(chǎn)品，在性能，體積，重量，指令系統(tǒng)，運行速度等方面，較過去的PLC有了全面的提高和充實。S7-200可編程序控制器和其他可編程控制器比較，軟硬件設(shè)計先進，使用了高品質(zhì)材料和電子器件，具有更高的可靠性和更豐富的性能，硬件體積小，重量輕，安裝方便，維護容易，采用固定式結(jié)構(gòu)結(jié)合模塊式擴展的結(jié)構(gòu)方式，具有很好的經(jīng)濟性和更強的適用性。控制要求繪制控制原理圖電磁鐵的動作循環(huán)如表5-1。需要注意的問題(1)液壓系統(tǒng)為保護油泵，一般都有所謂卸荷電磁鐵(9CT)。它的作用是：當(dāng)各液壓部件未工作前，給油泵打出的油提供一條回油油路，保證油泵不因過負荷而損壞。對卸荷電磁鐵的要求是：只要有液壓裝置參與工作，它就必須停止卸荷。(2)如果動力頭在加工過程中出現(xiàn)故障，可立即按壓故障按1SB，使主軸停止進給。S7-200的硬件組成基本單元S7-200基本單元包括：CPU、電源、輸入/輸出（I/O）、通訊接口等。根據(jù)基本單元上輸入輸出點的數(shù)量進行PLC型號的選擇。確定系統(tǒng)的總點數(shù)輸入(啟動按鈕、磨頭原位開關(guān)I0.1、上磨頭快進終點開關(guān)I0.2、、下磨頭快進終點開關(guān)I0.3、上磨頭工進壓力繼電器I0.4、下磨頭工進壓力繼電器I0.5、上擺動缸左限位開關(guān)I0.6、下擺動缸左限位開關(guān)I0.7、上擺動缸右限位開關(guān)I1.0、下擺動缸右限位開關(guān)I1.1、上磨頭快退I1.2、下磨頭快退I1.3、車體右移動I1.4、車體左移動I1.5)：共14點。表5SEQ表\*ARABIC\s11電磁鐵動作循環(huán)表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA12YA13YA14YA15YA16YA磨頭原位磨頭快進++++磨頭工進++磨頭快退++擺動缸向左限位+擺動缸向右限位+車體移動左限位+車體移動右限位+砂帶調(diào)整左限位+砂帶調(diào)整右限位+輸出(泵電機KM1、上磨頭快進電磁鐵1YA、下磨頭快進電磁鐵2YA、上磨頭工進電磁鐵3YA、下磨頭工進電磁鐵4YA、上磨頭左擺動電磁鐵5YA、上磨頭右擺動電磁鐵6YA、上磨頭砂帶張緊電磁鐵7YA、下磨頭砂帶防逃電磁鐵8YA、上磨頭快退電磁鐵9YA、下磨頭快退電磁鐵10YA、、車體移動電磁鐵11YA)：共12點。確定PLC的型號選用CPU224(14輸入,10輸出)加上EM222擴展模塊(4輸出)。CPU及工作方式S7-200的CPU在基本單元內(nèi)，它是S7-200的“大腦”包括微處理器，內(nèi)部管理程序存儲器，擁護程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器及其它控制電路。S7-200的CPU采用了較新的軟硬件技術(shù)，設(shè)計先進,CPU的功能豐富，靈活，處理速度快。CPU的工作方式有停機方式(STOP)和運行方式(RUN)兩種:(1)STOP方式：停機方式。在該狀態(tài)下，可進行把用戶程序裝入PLC的用戶程序存儲器，數(shù)據(jù)送入，改變配置等操作。(2)RUN方式：運行方式,PLC執(zhí)行用戶程序。工作電源S7-200使用24VDC或120/230VAC兩種供電電源。在基本單元內(nèi)部采用開關(guān)電源，具有耗電低，適應(yīng)電壓范圍寬和整機體積小，重量輕等特點。外部供電電源接在基本單元上端子排右側(cè)的三個接線端上，S7-200基本單元下端子排右側(cè)的兩個接線端子，對外提供一個24V直流電源。輸入／輸出及狀態(tài)顯示基本單元上部接線端子排左側(cè)起為輸出接線端子，下部接線端子排左側(cè)起為輸入接線端子，輸入／輸出狀態(tài)顯示區(qū)在基本單元下面,CPU224共18個綠色LED,LED旁標(biāo)有“IX.X”或“QX.X”分別指對應(yīng)的UO地址。LED指示燈亮，表示該指示燈所對應(yīng)地址的I/0點導(dǎo)通；不亮，則為斷開。擴展單元基本單元通過其右側(cè)的擴展接口與擴展單元左側(cè)的擴展接口，用總線連接器連接；擴展單元間的連接通過上—個擴展單元右側(cè)的擴展接口，與下—個擴展單元左側(cè)的擴展接口，通過總線連接器連接起來?？偩€連接器是擴展單元的標(biāo)準(zhǔn)附件。擴展單元內(nèi)部+5VDC工作電流由基本單元提供，通過總線連接器，基本單元向擴展單元提供+5VDC的內(nèi)部工作電流。S7-200的地址分配方法S7-200的工作原理是采用循環(huán)掃描方法。在每次掃描的第一步讀輸入信號的狀態(tài)，存入指定的存儲區(qū)域，然后執(zhí)行用戶程序，將執(zhí)行結(jié)果存入指定區(qū)域，最后傳給輸出執(zhí)行控制。這樣，各個開關(guān)量輸入／輸出與存儲區(qū)域需定義和分配地址．實現(xiàn)一一對應(yīng)。輸入/輸出信號存放的區(qū)域在S7-200的數(shù)據(jù)空間中，數(shù)據(jù)空間由數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)目標(biāo)存儲器組成。開關(guān)量輸入（Input）存入數(shù)據(jù)存儲器中的輸入映像寄存器(區(qū)定義為：I)，開關(guān)量輸出(Output)存放在數(shù)據(jù)存儲器中的輸出映像寄存器(區(qū)定義為：O)。模擬量的存儲器在模擬量擴展單元中，屬于數(shù)據(jù)目標(biāo)存儲器，在PLC運行時即時讀模擬量輸入和寫模擬量輸出，并完成模擬量現(xiàn)實值(如電壓，電流)與反應(yīng)該現(xiàn)實值的數(shù)字量(二進制數(shù))之間的D／A，A／D轉(zhuǎn)換。在CPU工作進行到執(zhí)行用戶程序時，根據(jù)用戶程序CPU對模擬量存儲器讀寫數(shù)據(jù)。模擬量輸入(AnalogInput)存入數(shù)據(jù)目標(biāo)存儲器中的模擬量輸入?yún)^(qū)(區(qū)定義為：Ai)，模擬量輸出(AnalogOutput)存放在數(shù)據(jù)目標(biāo)存儲器中的模擬量輸出區(qū)(區(qū)定義為：Q1)。I/O地址分配I/O地址的分配如表5-2啟動按鈕、磨頭。表5SEQ表\*ARABIC\s12I/O地址分配表名稱對應(yīng)的PLC地址說明啟動按鈕SB1輸入磨頭原位開關(guān)SB2輸入上磨頭快進終點開關(guān)SB3輸入下磨頭快進終點開關(guān)SQ1輸入上磨頭工進壓力繼電器ISQ2I0.4輸入下磨頭工進壓力繼電器SQ3I0.5輸入上擺動缸左限位開關(guān)SQ4I0.6輸入下擺動缸左限位開關(guān)SQ5I0.7輸入上擺動缸右限位開關(guān)SQ6I輸入下擺動缸右限位開關(guān)SQ7I1.1輸入續(xù)上表上磨頭快退SQ8I1.2輸入下磨頭快退SQ9輸入車體右移動SQ10輸入車體左移動SQ11輸入泵電機KM1輸出上磨頭快進電磁鐵1YA1CT輸出下磨頭快進電磁鐵2YA2CT輸出上磨頭工進電磁鐵3YA3CT輸出下磨頭工進電磁鐵4YA4CT輸出上磨頭左擺動電磁鐵5YA5CT輸出上磨頭右擺動電磁鐵6YA6CT輸出上砂帶張緊電磁鐵7YA7CT輸出下砂帶防逃電磁鐵8YA8CT輸出上磨頭快退電磁鐵9YA9CT輸出下磨頭快退電磁鐵10YA10CT輸出車體移動電磁鐵11YA11CT輸出控制面板系統(tǒng)外部控制面板圖5SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)外部控制面板急停油泵:系統(tǒng)運程中出現(xiàn)問題時,按下急停油泵,停止操作。啟動按鈕:按下啟動按鈕,系統(tǒng)開始運行。定位按鈕:按下定位按鈕,開始進行定位。松開按鈕:按下松開按鈕,系統(tǒng)運行結(jié)束。PLC外部接線圖圖5SEQ圖\*ARABIC\s12PLC外部接線圖PLC梯形圖圖6SEQ圖\*ARABIC\s13PLC梯形圖結(jié)論本設(shè)計中，著重進行了對鋼軌電極接觸面磨光機由機械部分、液壓傳動及PLC控制三部分組成一個典型的機電液一體化設(shè)計分析。。1、首先對鋼軌磨光機液壓系統(tǒng)工作原理分析，確定了每部分進給的結(jié)構(gòu)，給出了各個階段的的工作原理。2、確定了液壓系統(tǒng)的原理圖，并對液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計和計算,確定了各液壓元件。液壓油泵選用CB-B40型三聯(lián)齒泵，電動機的型號為Y90S-6型異步電機。并進行了集成塊液壓系統(tǒng)的設(shè)計。3、進行了泵站的設(shè)計，確定了泵站的結(jié)構(gòu)，和安裝方式。泵源選用三聯(lián)齒泵供油，低壓泵（大流量）用于快速進給和快速退回，高壓泵（小流量）用于快速進給使得供油過程流量均勻，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。調(diào)速方式上采用了小功率調(diào)速系統(tǒng)常用的調(diào)速閥式進口節(jié)流調(diào)速回路，速度換接方式為電磁閥的快慢速換接回路。定位夾緊系統(tǒng)采用了二位五通電磁閥的夾緊方式，保證了系統(tǒng)工作的可靠性。4、對液壓系統(tǒng)進行了PLC的控制設(shè)計，采用SIEMENS公司的SIMATICS7-200系列CPU224作為主控PLC，以及I/O端口。編程實現(xiàn)加工過程控制?？刂七^程中工進時采用時間控制，保證每次工進距離一致；并設(shè)有退離線開關(guān)，保證快退的時候定位。由于S7-200安裝方便，容易維護，采用固定式結(jié)構(gòu)結(jié)合模塊式擴展的結(jié)構(gòu)方式進行控制，體現(xiàn)了此系列更高的可靠性和更豐富的性能。致謝在三個多月的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，我從剛開始的無所適從到現(xiàn)在圓滿的完成設(shè)計任務(wù)。經(jīng)歷了查閱資料，各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，到完成圖紙，在這個過程中我學(xué)到很多新的東西。無論是在理論知識學(xué)習(xí)上還是在實際工程設(shè)計中，有都有了長足的進步，為四年的大學(xué)生活畫上了圓滿的句號。這一切都離不開韓桂華老師的諄諄教導(dǎo)。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，韓老師始終以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求我，不僅在理論知識上給予我悉心的指導(dǎo)，而且教會我如何在實際工程設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，這將對我以后的工作學(xué)習(xí)有很大的幫助。同時，韓老師認真的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度都深深地影響著我，為即將踏上工作崗位的我樹立了榜樣。在此，我向韓老師致以深深的敬意和衷心的感謝！同時，也感謝四年來給予我知識的所有老師，以及在學(xué)習(xí)、生活中給予我?guī)椭母魑煌瑢W(xué)。今后，我力爭在新的工作中取得更大的進步，已回報老師、學(xué)校以及社會對我的培養(yǎng)。參考文獻廖常初.PLC編程及應(yīng)用機械工業(yè)出版社，2002：67-96，1978：12-23李慶壽.機械制造工藝裝備設(shè)計使用手冊.機械工業(yè)出版社，2000：89-102大連組合機床研究所.組合機床設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1978：21-52馮金玲.液壓機床的機電一體化改造及其應(yīng)用.機電工程,1997：54-98丁振明、彭通安.金屬切削原理與刀具.國防工業(yè)出版社編，1976：99-158李仁.生產(chǎn)機械的電氣控制.機械工業(yè)出版社，1980：45-56機械工業(yè)部.中小型電機產(chǎn)品樣本.機械工業(yè)出版社編，1980：11-26大連組合機床研究所.組合機床液壓設(shè)計，1988：98-124液壓傳動設(shè)計手冊.上海人民出版社，2000：12-298方承遠．工廠電氣控制技術(shù).機械工業(yè)出版社，2000：25-38機械系辦公室.液壓系統(tǒng)設(shè)計指南.哈爾濱理工大學(xué)，2004：11-23廖常初.s7-200PLC教程.機械工業(yè)出版社，2006：21-78西門子（中國）.S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊，2002：88-92MarcelduckerIncDavidG.Johnsin.Programmablecontrollersforfactoryautomation.NewYorkandBasel，Dec1978David,ControlEngineeringProgrammableLogicControllerOnAChip-TheLatestToolControlEngineers,NewYorkandBasel,Nov1977：55-98STEP-7,ProgrammingPackageforPersonalComputer,SIEMENS：25-76SIEMENSAG.SIMATICS7-200ProgrammableControllerSystemManual.2000：79-158附錄SupportsoftwareforthedevelopmentofprogrammablelogicIntroductionProgrammableLogicControllers(PLC)classofreal-timecomputersusedextensivelyinindustrialcontrolapplications.ThedevelopmentofaPLCapplicationrequirestheconfigurationoftheinputsandoutputsofthePLCarchitecture,thatistheselectionofthenumber,typeandaddressesoftheinputsandoutputsofthePLC,andthewritinganddebuggingoftheapplicationprogram.Programmingthesecomputersisusuallydoneinspecificgraphicalstructuredtextlanguages[Bekkum93,Hughes89,Jones83]andtheprogramdebuggingiscarriedoutinadevelopmentenvironment.Mostoftheavailableenvironments[SquareD90,Taylor90]allowprogramwritinginmorethanonelanguage,runningitbysteporinsegmentsontheactualPLCandcheckingwhethertheassumedlogicalrelationshipsbetweentheinputsandtheoutputsateachprogramsteporsegmentaresatisfied.Iaddition,theseenvironmentsofferengineeringsupport,suchasthepreparationofinput/outputwiringdiagramsandthegenerationoftheexecutablecodeoftheprogram.RecentversionsofcommerciallyavailableenvironmentsaresuppliedwithasoftwareemulatorofoneormorePLCunits.Thisallowstoperformprogramdebuggingwithouthavingaccesstotheprogrammablecontrolleritself.Also,theuseofemulatorsmakeseasierandeconomicallyaffordablethesimulationofalargenumberofprogramoperatingconditions.Bymakingsurethattheprogramoperatescorrectyunderallthecriticaloperatingconditions,theriskofimplementingaPLC-basedsystemthatdoesnotmeetthedesiredrequirementsisreduced.However,theultimategoalofadevelopmentenvironmentshouldbetoverifythefunctionalpropertiesandbehavioroftheprogramsinallthepossiblestatesthatthesprogramsandtheplantstheymayenter.Intheliterature,variouslanguagesandgraphicalormathematicalformalismsareproposedforwritingorspecifyingreal-timeprograms.Thetimingand/orfunctionalperformanceoftheseprogramscanbeverifiedatcompiletimeormathematically.ADA[Ada83],RT-ASLAN[Auemheimer86],EUCLID[Kligerman86],PEARL[Halang91],FLEX[Lin88]aresomeoftheproposedandmostwidelyknownlanguages.Theirgraphicalormathematicalformalismsarebasedontheuseoffinitestateautomata[Alford77],Petri-Nets[Fedler93],dataflowdiagrams[Zave82]andmetrictemporallogic[Koymans90].Althoughalltheseformalmethodsandlanguagesrepresentsignificantadvancestotheproblemofreal-timeprogramverification,stilltheyhavenotreachedthematurityrequiredtodealwiththecomplexitiesoflargesoftwaresystems.Untilthesemethodsreachacertainlevelofmaturitywemustrelyonlessformalmethods,tunedtotheneedsofspecificclassesofreal-timesystems.InthecaseofPLC,wemaycontinuetousesimulationasamethodtoreveallogicalerrorsinourprogramsandassesstheirbehaviorunderanincompletesetofpossibleprogramstates.Inaddition,wemayincludenewfacilitiesintheprogramdevelopmentenvironments,theuseofwhichwillreducetheprogrammingandengineeringeffortofanapplication.TheymaybeeditingandcompilationfacilitieswhichsupportapplicationprogramminginallthelanguagesdefinedintheIEC1131-3standard.Byusingtheselanguagesourprogrammingefficiencywillbeimprovedsignificantly,becauseeachoneofthemcanbeusedtoprogramthepartoftheapplicationforwhichitisappropriate,andyetthewholeapplicationcanbelinkedintoasingleexecutableprogram.Otherfacilitieswhichcanreduceengineeringeffortarethosewhichcanmakeeasierandmoremeaningfulthedeclarationoftheprograminputconditions.Thesefacilitieswillallowustostudyinagiventimingperiod,alargernumberofsimulationcasesthantheoneswemighthavestudiedwithoutthesefacilities.Furthermore,wemayexpandthescopeofthesimulationbyincludingasimulatoroftheplantwhichinteractswiththecomputer.Also,facilitiescanbeaddedtoassistinthebetterinterpretationofthegeneratedsimulationresults.Suchfacilitiesmayallowustoconfigurethedisplaysofthegenerateddatathewaywethinkappropriate,andanimatethesimulatedoperationoftheapplicationprogram.Inthispaperanarchitectureandlanguageconstructsareproposedforasoftwareaidwhich~anbeusedtodeclareinputconditionstoaPLCprogram,emulatethePLCoperationandconfigurethedisplayoftheemulationresults.Thecoreofthearchitectureisthevirtualmachine,whichisasoftwaremodulewhichemulatestheoperationofaprogramwrittenforaspecificPLCinanyapplicationprogramminglanguage.Thevirtualmachineislinkedwithexecutablecodegeneratedfromtwoothersoftwaremoduleswhichinterpretinstructionsdefiningtheinputconditionstotheapplicationprogramandtheconfigurationoftheoutputdisplay.Ofcourse,theproposedfacilitiesdonotsolvetheproblemofthecompleteverificationofthetimingbehaviorofanapplicationprogram.However,whentheyarecomparedwiththefacilitiesofferedbyvariouscommerciallyavailableaids,toouropiniontheydosignificantlyreducethetimetakentotesttheexecutionofaPLCprogramunderalargenumberofpossibleinputconditions,ondifferentarchitecturesandinterprettheresults.AscaleddownexperimentalimplementationoffacilitiesforaspecificPLCmodelisusedtodemonstratethefeasibilityoftheproposedconcepts.Theoperationoftheexperimentalset-uphasbeenvalidatedwithdatatakenfromtheexecutionofsampleprogramonaspecificPLC.PrinciplesofPLCOperation.TheProgrammableLogicControllerisaspecialpurposedigitalcomputerdesignedtocontrolmachineorprocessoperationsbymeansofastoredprogramandfeedbackfrominput/outputfielddevices.Itiscomposedprimarilyoftwoba