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液压机控制系统原理设计

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摘要自18世纪末世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。

本世纪60年代以后，液压技术随着空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。

当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。

我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。

现在，我国的液压系统在各种机械设备上得到了广泛的使用。

压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成形、打包等加工工艺中广泛应用的压力加工机械设备。

液压压力机（简称液压机）是压力机的一种类型，它通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。

液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式。

PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力有很好的应用，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分PLC 市场，PLC增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

PLC发展的重点：1、人机界面更加友好；2、网络通讯能力大大加强；3、开放性和互操作性大大发展；4、PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛；5、工业以太网的发展对PLC有重要影响。

关键字：液压系统压力机 PLC 自动控制一．压力机液压系统液压机的主要运动是上滑块机构和下滑块顶出机构的运动，上滑块机构由主液压缸(上缸)驱动，顶出机构由辅助液压缸(下缸)驱动。

液压机的上滑块机构通过四个导柱导向、主缸驱动，实现上滑块机构：快速下行→慢速下行→慢速加压→保压延时→预卸→慢速回程→快速回程→停止下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑快顶出机构实现：向上顶出→向下退回液压机液压系统工作原理图如下：1-液压泵，2-溢流阀，3、9、12、15-电磁换向阀，4、13-顺序阀，5-滑阀，6-压力继电器，7-压力表，8、11、17-单向阀，10、16-调速阀，14-充液阀，18-主油缸，19-辅助油缸，20-邮箱，21、22-过滤器图3-液压机液压系统图二．PLC端子接线图：详细说明如下：根据液压图的构成确定PLC所选型号为C系列P型——C20P。

PLC所用电源电压为100-240V 50/60Hz交流电源。

其控制方式为存储程序方式，主控制元件选用MPUC-MOS LS-TTL。

程序方式为梯形图方式，输入输出继电器点数为20点。

其中输入继电器12点，输出继电器为8点。

图中SB1按钮 0000 为油泵启动按钮； SB2按钮0001为系统工序开始执行按钮；SB3按钮0002为紧急制动按钮；SQ1-SQ4 （0003—0006）是行程开关；SP1（0007）为压力继电器。

YA1与YA2分别是控制滑块上、下行的电磁阀的右位和左位；YA3与YA4是控制下缸体推出和拉回的电磁阀的右位和左位；YA5是控制滑块下行快慢的电磁阀；YA6是控制滑块上行快慢的电磁阀。

KM1是启动油泵的接触器。

FR是过热保护。

具体工作过程为：先按下按钮SB1启动油泵，此时压力机空载运行。

当按下SB2后压力机开始工作，即实现滑块快速下行-滑块慢速下行-保压-预卸-滑块慢速回程-滑块快速回程-推拉缸推出-拉回-循环结束。

按钮SB3为紧急制动按钮，即在任何时候按下它之后，压力机都会立刻停止工作。

结合梯形图来说明自动控制工作原理为：0000是油泵启动按钮SB1的输入继电器，当按下SB1时，输入继电器0000得电，这时内部辅助继电器1000得电并自锁，从而使输出继电器0506得电，0506驱动油泵的接触器，这样油泵就开始工作供油。

当按下工序启动按钮SB2,而使输入继电器0001得电，这时辅助继电器1002得电并自锁。

这样又接通了输出继电器0500，0504。

0500是驱动电磁阀YA1，而0504是驱动电磁阀YA5。

这样就开始了快速下行。

其中，先启动油泵是为了让油泵首先拥有良好的工作状态，这样在接通油路时使油泵可以马上投入到正常的工作状态。

当滑块快速下行碰到行程开关SQ2时候，输入继电器0004接通，从而使辅助继电器1003接通，这时就切断0504的输出。

YA5失电，这时整个油路只有电磁阀1的右位接通。

整个是滑块的慢速下行过程。

这时开始整个油缸的油压开始上升。

当达到预定设置的数值时候，压力继电器触头动作使输入继电器0007得电，从而使辅助继电器1004得电，并自锁。

与此同时使0500失电，整个油路关闭，此时实现了保压的过程。

在1004得电的同时也使时间计时器开始了工作，可见整个保压的过程时可以设定好时间的。

当计时的时间到了。

其TIM00动合触点闭合。

不但切断了自身计时输入的触发信号。

同时也使辅助继电器1005得电并自锁。

1005得电从而使输出继电器0501得电驱动电磁阀1的左位接入，此时是滑块的慢速回程的过程，这是由于油路中有调速阀的原因。

当回程到再次碰到行程开关SQ2时，0004再次得电，从而使1003再次自锁得电，这时由于0501也得电，从而使0505也得电。

YA6接通，滑块开始了快速回程的过程。

直到碰到行程开关SQ1，而使输入继电器0003得电，从而使1006自锁，1006使0501等工作的电磁阀失电，与此同时使0502得电YA3得电，下缸体开始上升即推拉缸推出，当碰到行程开关SQ3时，使输入继电器0005得电，1007得电并自锁。

同时使0502失电，并使辅助继电器1008得电并自锁。

当然0503得电，YA4得电开始工作，这时的油路实现的功能是推拉缸的拉回。

直到碰到行程开关SQ4，使输入继电器0006得电，1009得电并自锁。

同时切断了油泵的驱动0506的输出，整个加工过程结束。

想开始新的加工过程，必须重新开始执行上述的过程。

需要说明是整个油路的供油时候都加入了油泵正常工作的判断，如何驱动油泵的辅助继电器1000被中断，那么程序中自动切断所有的执行过程。

其中，紧急制动按钮SB2就是通过在按下按钮的过程中使辅助继电器1001得电，其动断触点就打开，从而使1000失电，这也就中断了整个加工过程。

还需要说明是PLC执行的顺序，PLC执行分三个阶段，输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出处理阶段。

可利用其特点，编出灵活程序。

下面是具体的指令语句表地址指令数据0000L D0000 0001O R1000 0002A N D N O T1000 0003A N D N O T1001 0004O U T1000 0005L D10000006O U T0506 0007L D0002 0008O U T1001 0009L D0001 0010O R1002 0011A N D1000 0012O U T1002 0013L D1002 0014 IL0015L D N O T1004 0016O U T0500 0017L D N O T1003 0018O U T0504 0019 ILC0020L D0004 0021O R1003 0022A N D N O T1004 0023A N D N O T1006 0024O U T1003 0025L D0007 0026O R1004 0027A N D N O T T I M00 0028O U T1004 0029L D1004 0030T I M00#0600 0031L D T I M00 0032O R1005 0033A N D1000 0034O U T1005 0035L D1005 0036A N D N O T1006 0037A N D1000 0038O U T0501 0039L D1003 0040A N D0501 0041O U T05050042 L D 0003 0043 O R 1006 0044 A N D N O T 1007 0045 AND NOT 1 0 0 2 0046 O U T 1006 0047 L D 1006 0048 A N D 1000 0049 A N D N O T 1007 0050 O U T 0502 0051 L D 0005 0052 O R 1007 0053 A N D N O T 1008 0054 O U T 1007 0055 L D 1007 0056 O R 1008 0057 A N D 1000 0058 O U T 1008 0059 L D 1008 0060 O U T 0503 0061 L D 0006 0062 O R 1009 0063 A N D 1000 0064 AND NOT 1 0 0 6 0065 O U T 1009 0066 END三.参数的相关计算：关于液压缸的设计计算由上可知，液压缸采用单活塞杆缸因为所给液压缸最大工作压力为21MPa根据《液压系统设计》P11页表中得出：21MPa>7MPa ，选D d=0.7. 根据《液压系统设计》P11页表中得出：φ=12v v =21A A =2.根据《液压与气压传动》P327页表8-10，选用O 型活塞密封圈密封，m η=0.96. 根据《液压与气压传动》P321页表8-3，因回油路带调速阀，背压力，2P =1MPa. 由根据《液压与气压传动》P327页表8-9公式得出： 液压缸保压时：2A =()m 21ηP φP F -=)102*10*21(*96.010*1800663-=0.045731 2m =457.31 2cm 1A =22A =0.091463 2m =914.63 2cm D=π41A =0.341 m d=0.7D=0.239 m根据《液压工程手册》P722表7-1，圆整，得出： D=0.4m 1A =0.1257 2m d=0.28 m2A =0.0641 2mφ=1.96一． 关于液压泵的设计计算 确定液压泵的最大工作压力pP根据《液压系统设计》P13页pP =1P +∑∆P∑∆P 为从液压泵出口到液压缸入口之间总的管路损失。

∑∆P 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单，流速不大的，取∑∆P =（0.2~0.5)MPa ；管路复杂，进口有调速阀的，取∑∆P =（0.5~1.5）MPa 。

故取∑∆P =0.3，因1P =21MPa,则pP =21.3MPa.确定液压泵流量pQpQ =KQK 为系统泄漏系数，一般取K=1.1~1.3，我们取K=1.2。

Q 为液压缸最大流量，可从（Q-t ）图上查得。

对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取s m /105.034-⨯,分析当快进时取最大流量，因所给快进速度为0.1s m /Q=1.01⨯A =0.1257⨯0.1=0.01257s m /3=754.2min /L 确定液压泵规格根据以上求得的Pp 和Qp 值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或手册中选择相应的液压泵。

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基于PLC的液压机控制系统设计

基于PLC的液压机控制系统设计

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。

液压机液压传动与控制系统设计手册

液压机液压传动与控制系统设计手册

液压机液压传动与控制系统设计手册液压传动与控制系统是现代工程技术中不可或缺的一部分，广泛应用于各类工程机械、自动化设备等领域。

本文将从以下几个方面详细介绍液压传动与控制系统的设计、组成、应用及维护等方面的内容。

一、液压传动与控制系统的基本概念液压传动与控制系统是以液体为工作介质，利用压力传递能量的一种传动方式。

它具有传动比固定、输出力大、响应速度快、易于控制等优点，因此在工程领域得到了广泛应用。

二、液压传动与控制系统的设计原则和方法在设计液压传动与控制系统时，应遵循以下原则：1.确保系统工作安全、可靠；2.优化结构，降低成本；3.提高系统效率，降低能耗；4.易于维护和故障排除。

设计方法主要包括：1.确定系统的工作原理和性能要求；2.选择合适的液压元件；3.设计合理的系统结构；4.进行系统性能分析和优化；5.编制设计计算说明书。

三、液压传动与控制系统的组成及功能液压传动与控制系统主要由以下几部分组成：1.动力元件：如液压泵、电动机等；2.执行元件：如液压缸、液压马达等；3.控制元件：如阀门、压力开关等；4.辅助元件：如油箱、管路、接头等；5.传感器：如压力、流量、温度传感器等。

各部分功能如下：1.动力元件：为系统提供压力油；2.执行元件：将压力油转换为线性或旋转运动；3.控制元件：调节系统油液的流量、压力、流向等；4.辅助元件：保证系统油液的清洁、冷却、密封等；5.传感器：实时监测系统工作状态，为控制系统提供反馈信号。

四、液压传动与控制系统的设计步骤1.确定设计任务和要求；2.选择合适的液压元件；3.设计系统原理图；4.进行系统性能计算和分析；5.编制设计计算说明书；6.绘制设计图纸；7.审核和验收。

五、液压传动与控制系统的应用领域液压传动与控制系统在以下领域得到广泛应用：1.工程机械：如挖掘机、推土机等；2.自动化设备：如机器人、生产线等；3.交通运输：如汽车、船舶等；4.航空航天：如飞行器、卫星等；5.军事领域：如装甲车辆、舰艇等。

小型液压机的液压系统设计

小型液压机的液压系统设计

小型液压机的液压系统设计【摘要】小型液压机在工厂中应用的越来越广泛，液压机的液压系统的设计一直是企业的技术难题，针对这一问题，本文给出了一种小型液压机液压系统的设计方案。

【关键词】小型液压机系统设计1 工况图根据实际工作过程确定液压机工作循环是快速下行→慢速加压→快速返回→停止。

2 液压系统原理图根据工况图设计的小型液压机的液压系统原理图如下：本系统采用双泵供油方式，在快进和快退工况双泵同时向系统供油，液压缸高速运动，提高工作效率。

在烤锅盖压制时低压大泵卸荷高压小泵向系统供油，液压缸处于低速大输出力工作状态。

同时该系统具备短时保压功能，从而确保烤锅盖成型质量。

设计压制力30t，压制速度约5mm/s，快进速度为压制速度的4倍。

3 液压缸参数确定3.1 液压缸缸径确定3.2 液压缸活塞杆杆径确定压力机使用：可选速比为2；则由并由液压缸活塞杆外径系列可得液压缸活塞杆杆径为：d=110mm；D-液压缸缸径d-活塞杆杆径3.3 验算系统压力4 小泵排量确定确定系统驱动动力为三相异步交流电动机，转速为1400r/min；由液压缸压装工作速度5mm/s得工进时所需流量Q1为：泵每秒钟转数：1400/60=23.33r/s；则泵理论排量为：100.48/23.33=4.3ml/r；由泵的排量系列选择泵的排量为5ml/r。

小泵的负荷较大，可选柱塞泵。

5 大泵排量确定由快速下行速度应为工作速度的4倍，的大泵的排量应为小泵的3倍，按照3倍关系并根据泵的排量系列选择大泵排量为16ml/r。

低压大泵负荷较小，为节约成本可选择齿轮泵。

此系统工作泵为齿轮泵+柱塞泵的双联泵。

系统工作液压缸速度验算：工进速度：5×1400×1000/60÷[（π×1602）/4]≈5.8mm/s；符合要求。

快进速度：21×1400×1000/60÷[（π×1602）/4]≈24.4mm/s；符合要求。

200T液压机液压系统设计

200T液压机液压系统设计

摘要本设计为200T液压机液压系统。

液压系统主要由主缸运动、顶出缸运动等组成。

本文重点介绍了液压系统的设计。

通过具体的参数计算及工况分析，制定总体的控制方案。

经方案对比之后，拟定液压控制系统原理图。

液压系统选用插装阀集成控制系统，插装阀集成控制系统具有密封性好，通流能力大，压力损失小等特点。

为解决主缸快进时供油不足的问题，主机顶部设置补油油箱进行补油。

主缸的速度换接与安全行程限制通过行程开关来控制；为了保证工件的成型质量，液压系统中设置保压回路，通过保压使工件稳定成型；为了防止产生液压冲击，系统中设有泄压回路，确保设备安全稳定的工作；本系统应用的电气控制系统，便于对系统进行控制，可以实现半自动控制，可以实现过载保护，保证系统正常运行。

此外，本文对液压站进行了总体布局设计，对重要液压元件进行了结构、外形、工艺设计。

通过液压系统压力损失和温升的验算，本文液压系统的设计可以满足压力机顺序循环的动作要求，能够实现塑性材料的锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲等成型加工工艺。

关键词：液压系统；液压机；毕业设计AbstractThis paper design for the bolster press of hydraulic machines. Mainframe mainly by the motion of master cylinder and the motion of cylinder head out of components etc. This paper focuses on the hydraulic system design.Through specific parameters and hydraulic mechanic situation analyzes, formulation of a master control program. By contrast,developed hydraulic control system diagram. Hydraulic systems use cartridge valve integrated control system,integrated cartridge valve control system has good sealing, flow capacity, small pressure loss characteristics etc.To solve the master cylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Master cylinder for the speed of access restrictions and security through the trip exchanging to control switches. To ensure the quality of the work-piece molding, in the hydraulic system installed packing loop through packing work-piece stability molding; To prevent hydraulic shocks, pressure relief system with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. This system applicate electricity control system, to facilitate the system of control, we can achieve semi-automatic control and achieve overload protection, ensure normal operation system. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、technique for a specific design.By the loss of hydraulic system pressure and temperature checked. Hydraulic system is designed to meet the hydraulic action sequence and cycle requirements can be achieved by forging plastic materials, stamping, cold extrusion, straightening,bending, and other molding processes.KeyWords: hydraulic system, bolster press, graduation design目录摘要..................................................................................................................................................... Abstract (I)1 绪论 01.1 液压传动系统概况 01.1.1 液压传动技术的发展与研究动向 01.1.2 我国液压系统的发展历程 (1)1.1.3 液压传动技术的应用 (2)1.2 液压机的概况 (2)1.3 液压机的发展 (3)2 200T液压机液压系统设计 (5)2.1 液压系统设计要求 (5)2.1.1 液压机负载确定 (5)2.1.2 液压机主机工艺过程分析 (5)2.1.3 液压系统设计参数 (5)2.2 液压系统设计 (5)2.2.1 液压机主缸工况分析 (5)2.2.2 液压机顶出缸工况分析 (8)2.3 液压系统原理图拟定 (10)2.3.1 液压系统供油方式及调速回路选择 (10)2.3.2 液压系统速度换接方式的选择 (11)2.3.3 液压控制系统原理图 (11)2.3.4 液压系统控制过程分析 (12)2.3.5 液压机执行部件动作过程分析 (13)2.4 液压系统基本参数计算 (15)2.4.1 液压缸基本尺寸计算 (15)2.4.2 液压系统流量计算 (17)2.4.3 电动机的选择 (19)2.4.4 液压元件的选择 (21)2.5 液压系统零部件设计 (22)2.5.1 液压机主缸设计 (22)2.5.2 液压机顶出缸设计 (27)2.5.3 液压油管选择 (29)2.5.4 液压油箱设计 (31)2.6 液压系统安全稳定性验算 (32)2.6.1 液压系统压力损失验算 (32)2.6.2 液压系统温升验算 (36)3 200T液压机电气系统设计 (38)3.1 电气控制概述 (38)3.2 液压机电气控制方案设计 (38)3.2.1 液压机电气控制方式选择 (38)3.2.2 电气控制要求与总体控制方案 (38)3.3 液压机电气控制电路设计 (39)3.3.1 液压机主电路设计 (39)3.3.2 液压机控制电路设计 (39)3.3.3 电气控制过程分析 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录A 液压机使用说明书 (45)1 绪论1.1液压传动系统概况1.1.1液压传动技术的发展与研究动向液压传动是一种以液体作为工作介质，以静压和流量作为主要特性参数进行能量转换传递和分配的技术手段。