机械设计毕业论文节流调速回路设计及钻床动力滑台工作循环的微机控制(编辑修改稿)

机械设计毕业论文节流调速回路设计及钻床动力滑台工作循环的微机控制(编辑修改稿)内容摘要：

图 液压系统原理图 东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 此回路的主要的部件有 4个行程开关 SQ SQ SQ SQ一个液压缸，两个二位二通换向阀 2 和 一个二位三通换向阀 一个三位四通换向阀 两个调速阀 5 和 6及泵等。 液压传动回路的工作原理（电磁铁动作状态见表 1） 二调速阀串联的两工进速度换接新回路的一个自动工作循环由快进，一次工进、二次工进、快退和原位停止几种工况组成。 下面进行分析。 表 电磁铁动作状态表 滑台工况 电磁铁 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 快进 + _ _ _ + 一次工进 + _ + _ _ 二次工进 + _ _ + _ 快退 _ + _ _ _ 原位停止 _ _ _ _ _ （ 1） 快进：将转换开关放在Ⅰ位，按下启动按钮，电磁铁 YA1 和YA5得电，阀 4和阀 7左位，阀 2和阀 3右位接入系统，使液压缸实现差动连接，使液压缸右腔内的回油也排入左腔，东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 加大了左腔的进油量，实现了滑台的向右快进。 （ 2） 一次工进。 当滑台向右快进压下行程开关 SQ2时，电磁铁 YA1和 YA3 得电。 阀 阀 3 左位，阀 2 和阀 7 右位接入系统，实现了滑台以 V1的速度向右前进，速度由阀 6 来调节，与阀5 的开度无关。 （ 3） 二次工进。 当滑台 向右前进压下行程开关 SQ3时，电磁铁 YA1和 YA4 得电，阀 阀 4 左位及阀 3 和阀 7 右位接入系统，实现了滑台以 V2的速度向右前进，速度由阀 5 来调节，与阀6 的开度无关。 （ 4） 跨退：当滑台向右前进压下行程开关 SQ4 时， YA2得电，阀 阀 阀 阀 7 右位接入系统，实现滑台的向左快退。 （ 5） 原位停止：当滑台向左退压下行程开关 SQ1 时，所有电磁铁均失电，阀 4 中位接入系统，液压缸两腔油路均被切断，实现滑台的原位停止，油泵卸荷。 当滑台需要手动调整位置时，我们将转换开关放在Ⅱ位上，按下启动按钮，滑台可快速向前调整，在松开起动按 钮时，滑台即停，可实现滑台在任意位置的停止，当滑台不在原位，需要快退回去时，可按另 一个按钮，系统工作在快退工况，直到滑台退回原位压下 SQ1，实现滑台停在原位。 东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 用 PLC 设计新回路的控制系统 PLC 控制系统发展 早期的 PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20世纪 70 年代初出现了微处理器。 人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。 为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员 使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。 此时的 PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20 世纪 70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。 更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 PLC 控制原理 一 . 扫描技术 当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 执行上述三个阶段。 （一） 输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O映象区中的相应单元的 状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二） 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（ 梯形图 )。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据 逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作 用。 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取I/O点。 即使用 I/O 指令的话，输入过程影像 寄存器 的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 （三） 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是 PLC 的真正输出。 PLC 内部运作方式 虽然 PLC 所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但 PLC 内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。 因此能大大减少控制器所需之硬件空间。 实际上 PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入 CPU 中并最后执行控制运作。 在整个的扫描过程包括三东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 大步骤， “ 输入状态检查 ” 、 “ 程式执行 ” 、 “ 输出状态更新 ” 说明如下： 步骤一 “ 输入状态检查 ” ： PLC 首先检 查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（ 1 或 0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置 Xn。 步骤二 “ 程式执行 ” ：将阶梯图程式逐行取入 CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态， CPU 直接自内存中查询取出。 输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端 Yn。 步骤三 “ 输出状态更新 ” ：将步骤二中之输出状态更新至 PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为 PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为 PLC 之反应时间， PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。 每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端 “ 程式结束再生 ”。 系统的硬件设计（见表 2） 设计说明 : ① 采用 FX2N32MR型 PLC 进行控制系统设计， SA SA2组成转换开关，分别为转换开关的Ⅰ、Ⅱ位，用于切换工作状态（ SA1 闭合时，滑台处于自动工作状态； SA2 闭合时，东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 滑台处于手动调整工作状态）； ② SQ SQ SQ3和 SQ4是四个行程开关。 ③ SB1 和 SB2 为两个起动按钮（ SB1 控制滑台向右快速 前进的开始， SB2控制滑台快速向左回退工作的开始）。 ④ YA YA YA YA4和 YA5是节流调速回路中的电磁铁。 表 PLC 的 I/O 分配表 输入 输出 外部 输入端子 内部 输出端子 X000 YA1 Y0 X001 YA2 Y1 SQ1 X002 YA3 Y2 SQ2 X003 YA4 Y3 SQ3 X004 YA5 Y4 SQ4 X005 SB1 X006 SB2 X007 东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 图 外部硬件接线图 系统的软件设计 根据前述控制要求，利用 PLC的 SFC 编程方法，用状态 S0 表示停止，状态 S21 表示快进，状态 S22 表示一次工进，状态 S23表示二次工进，状态 S24表示快退，状态 S31表示手动调整滑台向右前进，状态 S41 表示手动调整滑台向左后退。 编制出用户程序图如下 : 东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 图 状态转移图 节流调速快进时，实现了液压缸的差动连接，提高了前进速度和工作效率；在两次工进时，调速阀 5和 6单独工作，彼此互不影响，各自速度没有限制，即不一定要求二次工进的速度比一次工进的速度低；在二次工进工况时，油液只流经一个调速阀 5，而旧回路中需流经两个调速阀，所以 可以节省液压能。 另外，由于 PLC 只有少数的元器件和接线，故障率低，所以此控制系统具有很好的柔性，尤其是在工艺程序变更或改变故障循环的时候，只要改变用户程序，不需要重新安装，其灵活方便的优点东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 显得更加突出，投资少，工作效率和经济效益高。 图 步进梯形图 指令程序见附录 3 液压站的设计。