四柱液压机的自动控制_毕业设计论文

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湖北文理学院 毕业设计（论文）报告纸

1引言

自动化一词的含义十分广泛，它是指采用能自动开停、调节、检测、加工和控制的机器人、设备进行各种作业，以代替人力来直接操作的措施。它是机械化的高级阶段。近年来由于电子技术、计算机技术和通信技术的迅速发展，自动化得到了长足的进步。自动化的原意就是设计一种控制设备来取代人力操作机械的动作，以达到各种机械自动、半自动运行的目的。可编程控制器(PLC)由于它的功能完善、操作方便、可靠性高、价格也比较实惠，近年来普及很快，当前已成为工厂自动化的重要支柱。

PLC是一种应用于工业控制的智能型可编程序的顺序控制器，是每一接点可重复使用的智能型继电器阵列。过去，PLC仅作为顺序控制器来使用，常规情况下，对于一些过程控制，都采用上位微机控制来完成即所谓的集散控制系统(DCS)。随着微电子技术的发展，PLC的功能日趋完善，它已有单一的顺序控制功能发展成为集顺序控制和过程控制于一身的复合型工业控制器。与DCS系统相比，采用PLC单一控制，其系统成本可降低一半，因此，使用PLC实现复合控制是未来工业控制的主流。目前，我国PLC的应用还处在初级阶段，一般仅用于中、小型企业的顺序控制中，但在一些从国外引进的大型制造业的装备中，PLC实现复合控制使用的已相当广泛。PLC作为开关量控制的顺序控制器在液压设备上的应用已很普遍。

PLC在数控机床中应用，通常有两种形式：一种称为内装式；一种称为独立式。内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的交换速度和较宽的信息通道。它们可以共用一个cpu，也可以是单独的cpu，这种结构从软硬件整体上考虑，PLC和NC之间没有多余的导线连接, 增加了系统的可靠性, 而且NC和PLC之间易实现许多高级功能。PLC中的信息也能通过CNC的显示器显示, 这种方式对于系统的使用具有较大的优势。高档次的数控系统一般都采用这种形式的PLC。

独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制功能的PLC。在采用这种应用方式时，可根据用户自己的的特点，选用不同专业PLC厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整。

PLC在数控机床和非数控机床中都有使用，在数控机床中，PLC是数控机床的大脑，何时进刀，何时退刀，刀量多少，工件的加工流程及所有要控制的操作都要由PLC发出指令，机床的限位开关等机械控制部分以及液压控制部分也会应用到PLC。

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通过计算机与PLC的组合，实现对刀架换刀的准确控制。

机床行业中PLC的应用以小型PLC为主，日系PLC在小型PLC领域占有很大优势，因此在机床行业中日系PLC占据大部分市场份额，而三菱、西门子由于其数控系统在机床行业中占有优势，因此在机床行业中占有一席之地。机床行业中PLC品牌集中度比较高，主要集中于日系品牌（三菱、欧姆龙）和西门子，台湾品牌台达在其中也占有一定的市场份额，而其他的品牌主要有富士、倍福、ls、施耐德、光洋、abb和横河等。

机床行业在保持了最近这些年的持续高速增长之后，于今年开始出现衰退现象，特别是在受金融危机冲击后，从7月份开始与去年同期相比都有不同程度的下降，11月份甚至下降幅度达到20.2%，如此高幅度的下降是历年很少见的，其中普通机床的影响尤为明显，库存开始增加，而数控机床的影响稍微少一些，从而给这个行业重新洗牌，未来机床的方向是数控化和逐步高端化，这些机床都需要使用大量PLC和运动控制器/卡来逐步取代继电器或机械控制，使得机床的整体性能得到提升，因此从长远来看，PLC和运动控制器/卡在机床行业的应用还是会很有潜力，在金融危机的冲击下，用户对PLC的性价比会越来越高，在同等价位水平下，希望PLC能够集成更多功能，如多轴插补功能等，甚至把原来不带有运动控制模块的PLC转化成带有运动模块，这些都是PLC厂商面对这场危机时所需要考虑的，在人人捂紧钱包的时候，只有更加高性价比的产品才能在这场危机中胜出，而对于运动控制器/卡，开放性将是其发展趋势，不需要借助相关平台即能实现运动控制功能。

众所周知，工作液体是液压能的载体，其基本功能是进行能量的转换和传递。此外，它还对液压元件和系统进行润滑和冷却。因此，液压油的参数对液压设备能否正常运转起着举足轻重的作用，利用PLC对液压油油温进行过程控制是本论文研究的其中一个方面。四柱式液压机主要适用小批或成批生产的金属压力加工工艺。本论文引入现代控制理论及方法对其控制实施逻辑判断，根据生产工艺要求如何在PLC上将顺序控制与过程控制有机结合，实现这种复合控制。机床根据编制好的程序自动运行，这样就简化了工人的操作，降低了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。在编制程序过程中把设备所有可能出现的情况考虑进去，确保液压设备本身及操作使用人员的安全:同时可大大提高设备的整体性能及压力设备的高技术含量；为我国的装备制造业的发展方向提供经验。

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2四柱式液压机的结构和工作原理

分析YB32-500四柱式液压机机械结构；简述液压机液压系统的结构组成及其工作原理；为下一步采用PLC控制系统的方案设计做基础。 2.1四柱式液压机的机械结构

机身由电机、与立柱联接成一体的底座、立柱内装有油箱、行程开关和电磁换向阀组成，其特征是：底座上通过螺栓装有立柱，在立柱的外侧上安装油箱，立柱内装有缸套，立柱下端安装下缸盖，在缸套内装有由上和下活塞杆通过密封圈套装在一起的活塞，活塞的下活塞杆穿出下缸盖，活塞的上活塞杆穿出立柱上端安装的上缸盖，另外立柱上端还安装有罩住上缸盖的防尘透明罩，在其罩内的穿出上缸盖的活塞的上活塞杆端部装有限位碰块，上缸盖上通过螺栓固装有两个顶杆，在两个顶杆上分别安装带有调节螺柱的行程开关座，行程开关座上装有行程开关。外观图见图2.1。

图2.1四柱式液压机外观图

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2.2液压系统构成

1.主缸

主缸缸体是用锻缸制成的。缸体依靠缸口台肩及大锁母紧固于上横梁内。活塞下端利用法兰用螺栓与活动横梁紧固联接。活塞的头部装有铸铁导向套，导向套的环行槽内装有方向相反的Y型密封圈，将缸内形成上下两个油腔。缸口部分也装有铸铁导向套和Y型密封圈。Y型密封圈是用聚氨脂橡胶制成的。

2.顶出缸

顶出缸装于工作台中心孔内，用锁紧螺母固定之，其结构与主缸相同。 3.动力结构

动力结构是产生和分配工作油液的装置。其油箱为钢板焊接件，箱内装有过滤板，箱前装有油位标志。油箱用四个支柱支起，其下面装有油泵和电动机。油箱的上面装有低压控制系统以及各压力阀和方向阀等元件。

(l)主油泵和主电动机的型号

轴向柱塞泵选用16OWCY14一IB型微机控制变量泵。此类泵是在DCY14-1B泵的基础上改进设计而成的一种新的变量形式，它以步进电机代替DCY14-1B泵上的可逆电动机，利用步进电机带动变量头改变泵的斜盘角度来实现其控制功能，以滚珠丝杆代替普通丝杆，可实现高精度的流量控制。主油泵电动机选用Y200L-4 45KW，转速1475r/m。

(2)控制系统

控制系统包括齿轮泵、溢流阀及电机等。

齿轮泵型号为:HY01-25X25 Q=25L/min P=2.5MPa 溢流阀型号为:DBW11-35X25 Q=35L/min P=2.5MPa 电机型号为:JOZ-22-4 P=1.5KW r=1410r/m 本机液压系统中的控制油压力应调整为1.5-2.0MPa (3)标准阀类元件

本机使用的标准阀类元件均为天津市高压泵阀厂生产。包括有6MF1a和7KF1a电液动滑阀、B1I1电动滑阀、2Y和6Y溢流阀、6D单向阀、以及电接点压力表等。

其中6MFla电液动滑阀于装配时在主阀和导阀中间增设一阀板，以便于接通控制管路。

4.冷却装置

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