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基于PLC的液压机控制系统设计刘俊,李文(大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028)摘 要:针对传统液压机控制系统的不足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建了基于PLC与工业触摸屏的电气控制系统整体结构,设计采用三菱FX1N PLC作为主控核心,实现的功能分别为与上位机的数据交换,对液压机外围硬件电路以及内部阀体控制和对压力、位移、温度的数据检测。
并给出相应的PLC程序及部分上位机界面设计。
应用结果表明,与传统设计相比,该系统既可以实现自动优化运行,又可以满足手动控制的操作要求,提高了工作效率,是机电一体化的典型应用。
关键词:液压控制;电气控制;可编程逻辑控制器;数据检测;人机界面中图分类号:TH137;TM57 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2011)01 0157 04Control Syste m Design of Hydraulic Press Based on PLCL I U Jun,L IW en(E l e ctrica l and Infor m a tion I nstit u t e,Da lian Jiao t ong Un ive rsity,Da li a n116028,Ch ina)Abstrac t:To m ake up f or t he short age in t he traditional control sys t e m f or hydr auli c pr ess,t his paper constructs t he overall s truc t ure of e l e ctrical contr o l sys t e m based on PL C and indus trial touch screen.I n or der t o m ake t his sys t e m has bett er perf or mance and hu manized operati o n int erf ace,M it sub i s hi FX1N PLC is used as the core t o rea lize its f unction data exchange w ith PC,t he contro l of the peripheral hard w ar e c ircuits and int ernal valves,and t he data de t ec tion i n t he pressure,displace ment and t e mperat ure.And ita lso of f ers the des i g n o f t he corr espond i n g PL C procedure and part o f t he PC int erf ace des ign.Runn i n g result sho w s that co m pared w ith t he trad iti o nal des ign,the syst em not on l y can r eali z e the aut omatic op tm i al oper a ti o n,but also can mee t t he perf or mance require ment s f or manual contr o l and m i prove work effi c iency.This is a typica l appli c ati o n ofmechanical and elec trica l int egrati o n.K ey word s:hydraulic contr o;l e l e ctrical contro;l PL C;dat a det ecti o n;HM I(H u manM achine Int erf ace)0 引言转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一,它直接承载车体质量,保证车辆顺利通过曲线。
单轴液压动力滑台的PLC控制设计引言：单轴液压动力滑台是一种常用于工业生产线中的自动化设备，通过液压系统提供动力驱动滑台运动。
为了实现对滑台的精确控制和自动化操作，通常会使用PLC（可编程逻辑控制器）来进行控制。
本文将介绍单轴液压动力滑台的PLC控制设计，包括系统架构、硬件选型、控制逻辑设计和程序编写等方面的内容。
一、系统架构1.PLC主控单元：一般选用功能强大、稳定可靠的PLC主控单元，常用的有西门子、三菱、欧姆龙等品牌。
根据实际需求选择合适的型号和配置，包括CPU性能、存储容量、通信接口等。
2.输入模块：用于接收外部信号的输入模块，包括接近开关、限位开关、按钮等。
通过输入模块将外部信号转换为PLC可以识别的信号，用于触发相应的控制逻辑。
3.输出模块：用于控制外部执行元件的输出模块，包括液压阀、电磁阀、继电器等。
通过输出模块将PLC输出的信号转换为相应的控制信号，用于控制液压系统的工作状态。
4.液压系统：用于提供动力驱动滑台运动的液压系统，包括液压泵、液压缸、液压阀等。
通过液压系统实现滑台的前进、后退和停止等操作。
5.传感器：用于检测滑台的位置和状态的传感器，包括编码器、光电开关等。
通过传感器实时反馈滑台的位置信息，为控制系统提供实时数据。
6.人机界面：用于操作和监控系统的人机界面，包括触摸屏、按钮等。
通过人机界面实现对滑台的手动操作、参数设置和故障诊断等。
二、硬件选型在进行硬件选型时，需要根据具体的控制需求和预算限制综合考虑。
在选择PLC主控单元时，需要考虑其性能、稳定性和可靠性。
输入输出模块的选择应基于需要接口数量和类型，以及其与PLC主控单元的兼容性。
对于液压系统和传感器的选择，需要根据滑台的实际需求和使用环境来确定。
三、控制逻辑设计在进行控制逻辑设计时，首先需要对滑台的动作进行分析和界定。
常见的动作包括滑台的前进、后退、停止和定位等。
根据不同的动作，设计相应的控制逻辑和流程。
例如，当需要滑台前进时，需要打开相应的液压阀并控制液压泵工作；当需要停止时，需要关闭液压阀和液压泵。
基于PLC的液压工装控制系统设计摘要PLC可编程序控制装置具有程序设计简便、反应迅速等优点，在液压传动装置上得到了广泛地使用，使其工作特性得到了极大的改善。
论文的第一部分，以所要完成的工作为基础，对压力机上的液压系统展开了一系列的设计和分析，确定了液压系统的方案，并对液压元件进行了选取，并以此为基础，对液压装置进行了电动控制回路的设计，从而使得液压装置可以按照不同的工作条件，按照不同的工作条件来进行各种操作。
编写了PLC的控制程序，并画出了一个阶梯的形状，然后对PLC的输入、输出液压回路中的电磁阀进行了控制，最终在液压实验台上对压力机上的液压系统进行了操作。
关键词：液压系统控制电气控制1.研究背景与意义PLC (Programming Controller, PLC)是一种专用于对多种工业装备进行控制的自动控制器件。
由于其具有高的性能，高的灵活性和良好的可扩充性，所以在各个行业尤其是在工业中得到了广泛地使用。
在实际应用中，液压传动是最为普遍的一种。
常规的液压控制一般由手工完成，效率低，精度低，劳动强度大，已无法适应现代化的要求。
而采用PLC作为液力驱动的控制方式，更显其优越性。
首先，PLC具有响应速度快、精度高、工作稳定等特点，能够很好地适应液压传动的需要；其次，利用PLC软件进行程序设计，使整个液压传动的控制更加精确，更加稳定。
通过与上位机等其他电子装置的通讯，可以对系统进行远距离的监测与控制[1]。
采用可编程控制器实现的液压自动调节，是一种极具实用意义的液压自动调节系统。
因此，设计高效、可靠和智能化的液压传动系统势在必行。
2液压系统设计在常规液压设计中，液压系统的设计与分析是必不可少的。
在对液压系统进行的设计中，既要满足对主要机械的循环、作用力和运转速度的需求，又要满足结构简单、工作安全可靠、操作方便等优点，还应将标准化、系列化、通用性等方面贯彻到底。
本文所研制液压装置为一台单圆柱式水压机冲床，可完成冲床、折弯及切断等作业，具有较大的工程实用价值。
液压机械手PLC控制系统的设计概述本文档旨在介绍液压机械手PLC（可编程逻辑控制）控制系统的设计。
液压机械手是一种常见的工业设备，通过液压系统实现运动控制，而PLC作为控制系统的核心，负责控制信号的处理和输出。
设计要求液压机械手PLC控制系统的设计要满足以下要求：1. 稳定性：系统必须具有高稳定性，以确保机械手的运动精准度和安全性。
2. 功能性：系统需要具备多种功能，如位置控制、速度调节等，以满足不同场景的需求。
3. 可扩展性：系统应具备良好的可扩展性，以便于将来的升级和功能增加。
4. 易维护性：设计应考虑到系统的维护和故障排除，以便于后续维护工作的进行。
硬件设计液压机械手PLC控制系统的硬件设计包括以下方面：1. 选型：选择适合的PLC设备，根据需求选用不同型号和规格的PLC，确保其性能和稳定性。
2. 传感器：选择合适的传感器，如位移传感器、压力传感器等，用于采集机械手运动状态和环境信息。
3. 执行器：选择合适的液压阀、液压泵等执行器，保证系统能够精确控制机械手的各项动作。
4. 电气线路：设计合理的电气线路，确保信号传输的可靠性和稳定性。
软件设计液压机械手PLC控制系统的软件设计包括以下方面：1. PLC程序设计：使用PLC编程软件，根据机械手的运动逻辑和控制要求，编写PLC程序，实现各项功能。
2. 信号处理：对传感器采集的信号进行处理和分析，以获取机械手的状态信息。
3. 控制算法：设计合理的控制算法，根据机械手的控制需求，实现位置控制、速度调节等功能。
4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便操作人员对机械手进行参数设置和监控。
系统测试与调试设计完成后，需要进行系统测试与调试，以验证系统的功能和性能：1. 单元测试：对各个模块进行单元测试，确保其功能正常。
2. 组装测试：将各个模块组装成完整的系统，对整个系统进行综合测试。
3. 调试优化：根据测试结果进行系统调试和优化，确保系统的稳定性和性能满足设计要求。
液压动力滑台的PLC控制系统设计摘要液压动力滑台是组合机床用来实现进给运动的通用部件，液压动力滑台在组合机床中已得到广泛的应用。
液压动力滑台通过液压传动系统可以方便地进行无级调速，正反向平稳，冲击力小，便于频繁地换向工作。
配置相应的动力头、主轴箱及刀具后可以对工件完成各种孔加工、端面加工等工序，它的性能直接关系到机床质量的优劣。
本设计是在充分分析了液压动力滑台的液压传动系统及工作原理的基础上，通过继电器一接触器控制与PLC控制方案的对比我选择了PLC控制，根据控制要求选择了PLC的型号，在硬件设计中画出了PLC的外部接线图；在软件设计中，设计了液压动力滑台PLC控制系统的软件流程图和梯形图，实现了控制要求。
关键词：液压，动力滑台，PLC，控制Design of PLC Control System for Hydraulic Power SlidingTableABSTRACTHydraulic Power Sliding Table is a combination of tools used to achieve the feed movement of the general components, hydraulic power slide in the modular machine tool has been widely used. Hydraulic Power Sliding Table by hydraulic variable speed drive system can be easily carried her, positive and negative to stable, the impact force is small, easy to work frequently change. Configuration corresponding power head, spindle and tool box on the workpiece can be completed after the processing of various holes, face processing and other processes, its performance is directly related to the merits of quality machine tools.The design is a full analysis of the hydraulic power transmission and hydraulic slide sets based on the principle, by a contactor control relay and PLC control program for comparison I chose the PLC control and PLC based control requirements of the model chosen, In the hardware design to draw the external wiring diagram of PLC; in software design, the design of the Hydraulic Power Sliding Table PLC control software flow chart and ladder, to achieve the control requirements.KEY WORDS: Hydraulic, Power Sliding Table，PLC，control目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 液压动力滑台的应用 (2)1.2 继电器—接触器控制与PLC控制方案的比较 (2)1.2.1 继电器—接触器控制的优缺点 (2)1.2.2 PLC在液压动力滑台中的应用 (3)第2章液压动力滑台液压传动系统及工作原理 (4)2.1 功能结构 (4)2.2 液压传动系统及工作原理 (4)第3章液压动力滑台PLC控制系统的设计 (9)3.1 硬件的设计 (10)3.2 软件的设计 (10)3.2.1 软件流程图的设计 (10)3.2.2 梯形图的设计 (12)结论 (16)谢辞 (17)参考文献 (18)外文资料翻译 (19)前言液压动力滑台是组合机床用来实现进给运动的通用部件，液压动力滑台在组合机床中已得到广泛的应用。
PLC实验报告液压系统控制与调试PLC实验报告：液压系统控制与调试【引言】液压系统在现代工业中起着重要的作用，广泛应用于各种机械设备中。
本实验旨在通过PLC编程控制液压系统，实现系统的稳定运行和准确控制。
本文将对实验步骤、测试结果以及相关数据进行详细描述和分析。
【实验准备】1. 实验设备准备：液压系统、PLC控制器、电磁阀、传感器等；2. 实验布置：将液压系统和PLC控制器连接并正确接线；3. 软件环境准备：安装PLC编程软件，正确配置并创建相应的程序。
【实验过程】1. 系统初始化：启动液压系统和PLC控制器，并确保系统正常工作；2. PLC编程：使用PLC编程软件，根据实验要求编写控制程序；3. 程序下载：将编写好的程序下载到PLC控制器中，并进行参数设置；4. 实验操作：通过操作输入设备，如按钮、开关等，触发PLC控制器的相应输入信号，进而控制液压系统的动作；5. 数据采集：使用传感器等设备，对液压系统进行数据采集，包括压力、流量、温度等参数；6. 数据记录：将采集到的数据记录下来，以备后续分析和对比；7. 系统调试：根据实验结果，对液压系统的控制参数进行调整和优化；8. 实验结果：记录实验中获得的各项数据和观察到的现象。
【实验结果与分析】通过对液压系统的实验操作和数据采集，我们得到了以下实验结果和分析：1. 控制程序的设计：根据实验要求，我们编写了PLC控制程序，实现了液压系统的自动控制和相应的输出操作；2. 系统动作的准确性：使用PLC控制器，能够精确控制液压系统的动作执行时间和步骤，提高了系统的稳定性和可靠性；3. 数据采集与分析：通过传感器对系统的压力、流量、温度等参数进行采集和分析，得到了系统动态特性的数据；4. 调试优化：根据实验结果，我们对液压系统的控制参数进行了调整和优化，改进了系统的控制效果。
【实验总结】本实验通过PLC编程控制液压系统，并对系统进行调试和优化，取得了一定的实验成果。
第一章绪论1.1 概述液压传动技术是机电一体化技术的重要组成部分，而且液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，随着流体力学、自动控制、计算机等技术的不断发展，液压传动技术已经发展成为包括传动、控制、检测技术、机电一体化的一门完整的自动化技术，并且在工业生产、设备控制等方面都得到了广泛应用。
液压实验台是生产和开发液压元件和液压系统的重要实验设备。
传统的液压实验台内容固定、控制方式单一。
随着液压技术和现代控制技术的发展，传统液压实验台的缺陷愈来愈明显，已不能很好地适应生产和研究的需要。
为了可以更好的适应教学的发展，增强学生解决实际问题的能力，以及满足现代科研的需求，在传统液压试验台的基础上，加入PLC先进控制技术，构建了由PLC作为下位机控制现场设备，由PC作为上位机在线监控的控制系统，可以实现机、电、液、计算机的完美结合，实现实验处理的自动化，实时监控等。
采用了由PLC控制技术来控制液压试验台的自动控制响应快、智能化，学生不仅可以根据需求搭建各种液压回路或液压系统，还可以独立的进行液压设计、安装、调试、编写PLC程序、等，有利于提高学生在机电液计算机综合控制等方面的综合能力。
1.2液压传动的发展及其研究对象液压传动技术的发展，可追溯到17世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，开始奠定了流体静压传动的理论基础。
从18世纪末英国制成了世界上第一台水压机算起，已经有近300年的历史，但真正的发展只是在第二次世界大战后，液压技术由军用工业迅速转向民用工业，而我国的液压工业只经过40余年的发展，就已经形成门类齐全、有一定的技术水平并初具规模的生产科研体系，其生产的液压产品广泛应用于工业、农业和国防等各个部门。
近20年来，我国液压工业通过引进先进技术，科研攻关，产品应用技术飞快发展，设计生产了许多新型的液压元件。
此外通过计算机辅助技术（Computer Aided Design，简称CAD）、计算机辅助测试（Computer Aided Translation，简称CAT）、污染控制、故障诊断、机电一体化等方面研究成果的应用，液压技术水平得到很大的提高。
当前液压技术正向着高效率、高精度、高性能等方向发展；液压元件向着体积小、重量轻、微型化和集成化、易维护的方向发展。
因此急需加速人才培养和技术创新，使我国液压工业尽早达到世界先进水平。
液压传动技术的发展旨在研究液压系统各类元件结构、作用、工作原理、应用方法，以及组成液压系统的特点。
人们经过理论与实践的有机结合，能够很快的掌控液压传动设备的安装、调试、维护及操作。
1.3液压试验台的国内外研究现状随着液压技术、控制理论、微型计算机、测量测试技术、教学信息处理、可靠性技术的发展，新的液压试验台已朝着高速、高效、智能化、多功能化、多样化的液压计算机辅助测试（CAT）方向发展，早期按照“传感器+模拟二次仪表”的模式组成液压设备试验系统已停产或停止使用，基于虚拟仪器技术的液压CAT系统广泛应用于新的液压试验台制造及应用。
采用的计算方法有平均值滤波法、中值滤波法、自适应滤波法、新型PID算法等。
采用有VB6等应用软件开发液压CAT实验软件。
由于原有设备的陈旧或故障面积太大，仅发现用MCS-51单片机技术对旧式液压实验台重新开发与利用，因此，很少发现采用液压计算机辅助测试（CAT）对旧式液压试验台重新开发与利用，对旧式液压试验台重新开发与利用有一定的推广应用价值。
1.4课题来源与研究意义本课题是在QCS-014液压实验台基础上完成电气控制系统的研究，使其成为由PLC控制，并能将液压系统工作过程中的压力、流量变化数据和各电器状态信号经单片机组成的数据采集系统(下位机)转换后传送给上位PC机，PC机通过编好的相应的操作界面对各个实验过程进行实时仿真与数据处理，形成控制手段先进、实验条件优良、基于虚拟仪器的完成数据采集处理的新型实验设备。
该系统在满足系统功能的条件下，价格低廉、操作方便，满足开设设计性、创新性实验的需要，有利于学生实践能力和创新能力的培养，并为科研工作创造良好的实验条件。
1.5 主要研究工作本课题主要研究的内容是进行液压试验台的PLC电气控制系统设计，流量信号、电器状态反馈信号等试验数据的采集系统。
主要内容如下：（1）PLC 电气控制系统的设计。
（2）液压试验台PLC控制系统实验。
第二章液压回路试验台PLC电气控制系统设计2.1 概述液压试验台是液压元件试验台适用于各类通用液压元件的性能测试，可满足不同用户的测试要求。
液压试验台分五个品种：即液压阀试验台、液压泵试验台、液压马达试验台、液压缸试验台和综合试验台。
液压试验台由动力驱动系统、液压控制系统、过滤温控循环系统、漏油回收系统、电气控制系统、计算机控制与测试系统等组成。
液压试验台适用于冶金、石油、机械、航天、船舶等领域的主机所配套的液压元件的性能测试。
2.2 液压试验台的选择QCS-014型液压实验台采用液压元件装拆式，可以实现12种基本液压教学实验回路，是高等院校进行“液压传动”课程实践教学的主要设备。
它采用一只YB,-4定量泵和一只YBX-16变量泵作为系统泵源，在工作台框架内可以布置20个元件阀板，管路连接采用快速接头和胶管总成，装拆方便。
本章通过采用PLC控制方式对液压实验台中各电器元件的控制，完成液压实验台的液压回路工作过程的控制，并且通过设置必要的保护环节保证电气系统的正常工作，达到系统工作的控制要求2.3 液压试验台电气控制系统系统性能指标和系统组成：(1)系统采用AC380V供电，电磁阀的电磁铁采用DC24V供电;(2)能够实现对液压系统中定量泵电动机Ml、变量泵电动机M2分别进行起动、停止控制;(3)能够实现液压电磁阀进行回路实验所需的阀位机能控制;(4)能够实现对液压缸伸缩运动位置的行程信号采集;(5)电气系统工作安全可靠。
该系统主要由以下几部分组成:(1)电源部分:系统采用AC380V供电，该电源可直接为定量泵电动机M1、变量泵电动机M2供电，但由于系统中的电动机控制接触器KM1, KM2采用AC110V，液压电磁阀电磁铁YA1-YA8及电磁阀控制继电器KA11-KA18采用DC24V供电，因此设置一变压器将AC220V 变压提供AC110V，经变压及整流提供两个DC24V电源，分别为液压电磁阀电磁铁和电磁阀控制继电器供电。
(2)定量泵电动机M1控制电路:使用按钮SB1, SB3通过对接触器KM1的通断电控制实现对定量泵电动机的起动、停止控制，并在其起动按钮SB1两端并联KM1常开触点提供自锁，保证泵电机起动后能够长期运行。
(3)变量泵电动机M2控制电路:使用按钮SB2, SB4通过对接触器KM2的通断电控制实现对变量泵电动机的起动、停止控制，并在其起动按钮SB2两端并联KM2常开触点提供自锁，保证泵电机起动后能够长期运行。
(4) DC24 V电源控制电路:为了使在液压系统没有调试完成时液压电磁阀的阀位机能保持常态，保证液压实验的正确进行，应使DC24V电源只有在系统调试完成并起动泵电机后才能为电磁阀的控制供电，因此利用泵电机的控制接触器KM1, KM2的常开触点控制接触器KM3的通断电作为DC24V电源的控制开关。
(5)保护环节:在定量泵电机M1、变量泵电机M2的主电路中分别设置热继电器KR1, KR2，将其常闭触点串联在控制电路主干电路中实现过载保护;分别在定量泵电机M1、变量泵电机M2主电路、控制电路、AC110V电源电路、两个DC24V电源电路中设置熔断器FUl-FU6进行短路保护;并在控制电路主干电路中设置紧急式按钮，作为系统工作异常时的急停按钮。
2.4 PLC控制系统简介（1）输入信号①定量泵和变量泵能够分别进行起动和停止控制，SB1, SB2分别为变量泵、定量泵的起动按钮，SB3, SB4分别为定量泵、变量泵的停止按钮。
②4个行程开关SQ1-SQ4, 1个压力继电器开关。
③增加PLC手动控制、顺序控制转换开关。
④在PLC手动控制状态下，可利用手动开关QS1-QS5分别实现对电磁阀的手动通断电控制。
（2）输出信号①定量泵、变量泵电机控制接触器KM1, KM2的驱动继电器KA1, KA2。
②电磁阀YA1-YA8的驱动继电器KAll-KA18。
（3）PLC简介QCS-014型液压实验台采用欧姆龙PLC可编程控制器CPM2AHCPM2AH在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，和时钟功能等。
CPM2A CPU 单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。
这些通信能力使用户能设计一个经济的分布生产系统。
图2-1 CPM2A系列外观表2.1 CPU单元一般规格表2.2 CPM2A性能规格2.6 PLC接线根据对PLC的输入、输出信号分析设计PLC接线图，如图2.2所示。
图2.2 PLC接线图根据对PLC的输入、输出信号分析设计PLC接线图，如图2. 2所示。
工/0地址分配如表2-4所示。
表2-4 I/O地址分配表说明:(1)可编程序控制器供电电源采用原系统中变压器提供的交流110V、50Hz电源。
可编程序控制器的输入端子电源采用PLC的自带直流24V电源供电，输出端子利用外部直流24V电源供电。
第三章液压试验台数据采集硬件设计3.1 引言本设计要求将液压系统实验过程中的流量数据传输到上位机，由上位机数据处理软件实现电压信号—压力值、流量值的转换和记录，并根据实验要求实现数据的处理、特性曲线的绘制和实验结果的打印输出，同时可以通过上位机界面上的系统示意图进行实验过程的动态仿真。
数据采集系统负责完成液压系统中各种电器的工作状态和实验过程中压力、流量变化数据的采集。
3.2 液压试验台数据采集系统总体设计方案图3-1 数据采集系统总体设计方案计算机数据采集系统如图所示，LWGY型涡轮流量传感器采集信号，将模拟量信号通过PLC模拟量输入模块AD041,数据转换，传给PLC，PLC反馈信号通过模拟量输出模块DA041，数据转换，驱动溢流阀动作。
上位机通过RS232总线与PLC通信，组态王实时监控。
3.3 液压实验台所需元器件介绍3.3.1 LWGY型涡轮流量传感器LWGY系列涡轮流量传感器（以下简称传感器）基于力矩平衡原理，属于速度式流量仪表。
传感器具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点，广泛用于石油、化工、冶金、供水、造纸等行业，是流量计量和节能的理想仪表。
传感器与显示仪表配套使用，适用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质的液体。
