毕业设计（论文）多轴组合钻床液压系统与PLC电气控制系统设计.doc

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1、陕西工业职业技术学院 毕业设计设计（论文）题目：多轴组合钻床液压系统与PLC电气控制系统设计 题目下达日期： 2011 年 11 月 5 日开 始 日 期： 2011 年 12 月 5 日完 成 日 期： 2012年 01 月 02日指 导 教 师： 专 业： 机电一体化技术 班 级： 学 生 姓 名： 教研室主任： 数控工程学院多轴组合钻床液压系统与PLC电气控制系统设计摘要由于工业的迅速发展，效率的提高。就需要更加高效安全的设备。液压传动系统由于其独特的优点，即具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，在各个领域得到应用。本次设计就是应用液压系统来操控钻床。在各个领域中可编程控制

2、器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。 由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。根据分析设计方案，选定PLC作为本系统的主控制芯片。在本设计中的多轴组合钻床的液压控制是利用电磁换向阀、单向调速阀以等元件来实现各种

3、动作， 其中该系统有三个液压缸，工作进给缸，两个为定位和夹紧缸。定位.夹紧由液压缸实现自动化较高。本此设计所有的液压部件包括：液压缸、单向调速阀.三位五通电磁换向阀等。关键词：电磁阀，三位五通电磁换向阀Multi shaft combined drilling machine hydraulic system and electrical control system design of PLCAbstractDue to the rapid development of industry, to improve the efficiency of. We need more efficien

4、t safety equipment. The hydraulic transmission system due to its unique advantages, which has wide adaptability of technology, excellent control performance and low cost, has been applied in various fields. Application of this design is to control the drilling machine hydraulic system. In various fi

5、elds of programmable controller is a digital electronic computers operating system, specifically for applications in the industrial design environment. It uses a programmable memory, used in the implementation of its internal storage logical, sequential control, timing, calculation and arithmetic op

6、erations such as operating instructions, and through digital and analog input and output, the control of various types of machinery or production process. PLC is the computer technology and traditional relay contact control technology combined with the product, it has overcome the relay contact cont

7、rol system in mechanical contact of the complex wiring, low reliability, high power consumption, universality and flexibility of the shortcomings of the poor, make full use of the advantages of microprocessor.Because of these characteristics, the programmable controller appeared soon after by indust

8、rial control field, and get fast development. According to the analysis and design program, selected PLC as the systems main control chip. In the design of the multi-axis combination drilling machine hydraulic control is the use of electromagnetic valve, one-way speed-regulating valve to wait for el

9、ement to achieve a variety of actions, including the system of three hydraulic cylinders, working feed cylinder, two for positioning and clamping cylinder. Positioning clamping hydraulic cylinder to realize automation. By high. The design of all hydraulic components include: hydraulic cylinder, one-

10、way speed-regulating valve. Three position five way electromagnetic valve.Key words: electromagnetic valve. Three position five way electromagnetic valve目录第一章 PLC介绍51.1PLC发展历史51.2PLC技术发展呈现新的动向：61.3 PLC的用途61.4 PLC的特点71.5PLC的系统组成81.6PLC的硬件系统10第二章 液压系统的简介112.1液压系统的作用和组成112.2 液压系统的与缺点11第三章课题设计的分析133.1问题

11、介绍:133.2课题的分析处理13第四章 液压系统原理图的拟定步骤15第五章 液压系统原理图的设计165.1、确定液压系统基本回路16（1） 设计选择缓冲回路16（2） 设计选择快速回路和换向回路16（3） 选择定位、夹紧回路17（4） 选择动作转换的控制方式185.2液压基本回路的组合19（1） 组合成液压系统并画成液压系统图195.3其作用简要分析及工作原理如下：205.4电磁铁动作顺序表22第六章PLC程序的设计236.1、多轴钻床的工进PLC电气控制系统的硬件及软件设计236.11 输入输出点分配及机型选择236.12输入输出接线图246.13.PLC控制的顺序功能图246.14 梯形

12、图256.2软件仿真28第七章 PLC电气控制系统的程序调试297.1 控制系统的程序调试步骤297.2 调试过程中要注意的事项29附录：30设计总结31致谢33参考文献：34第一章 PLC介绍1.1PLC发展历史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。 1969年，美国研制出世界第一台PDP-14 1971年，日本研制出第一台DCS-8 1973

13、年，德国研制出第一台PLC 1974年，中国研制出第一台PLC 发展：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。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。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。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、P

14、ID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，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得到大幅度提高，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。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种

15、人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。1.2PLC技术发展呈现新的动向：1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各

16、种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。1.3 PLC的用途PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、

17、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保、水处理及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控

18、制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应

19、用。5、数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通

20、信接口，通信非常方便1.4 PLC的特点1) 可靠性高,抗干扰能力强由PLC的定义可知道，它是专门为工业环境下应用而设计的，因此在设计OLC时从硬件和软件上都采取了抗干扰的措施，提高了其可靠性。硬件措施：屏蔽、滤波、隔离、采用模块式结构软件措施：故障检测、信息保护和恢复、设置了警戒时钟WDT、对程序进行检查和检验2) 通用性强，使用方便用户在进行控制系统的设计时，不需要自己设计和制作硬件装置，只需根据控制要求进行模块的配置。对于一个控制系统，当控制要求改变时，只需修改程序，就能变更控制功能。3) 采用模块化结构，使系统组合灵活方便PLC的各个部件，均采用模块化设计，各模块之间可由机架和电缆连接

21、。系统的功能和模块可根据用户的实际需求自行组合，使系统的性能价格更容易趋于合理。4) 编程语言简单，易学，便于掌握PLC的主要使用对象是广大的电气技术人员，所以为了便于工程技术人员方便学习和掌握PLC的编程，采用了与继电器接触器控制原理相似的梯形图语言，易学易懂。5) 系统设计周期短由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配制适当的模块，而不要去设计具体的接口电路，这样大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进度。6) 安装简单,调试方便,维护工作量小PLC控制系统的安装接线比继电器接触器控制系统少的多，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连。PLC软件设计和调试可在实验

22、室进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可以观察PLC上的发光二极管，也可以另接输出实验板。模拟调试好后，再将PLC控制系统安装到现场，进行连机调试，这样既省时间又很方便。由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自诊断能力，一旦发生故障，可以根据报警信息，迅速查明原因。如果是PLC本身，则可用更换模块的方法排除鼓掌。这样提高了维护的工作效率，保证了生产的正常进行。1.5PLC的系统组成可编程序控制器PLC各组成部件的作用1.CPU是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能： （1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输

23、入映象寄存器或数据寄存器； （2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据； （3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误； （4）在PC进入运行状态后： a）执行用户程序产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路） b）进行数据处理分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务 c）更新输出状态输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等） 2.存储

24、器 系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令 解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数 *不能由用户直接存取 用户存储器用户程序存储器存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。 功能存储器（数据区）存放用户数据 PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。 注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 3.I/O（输入/输出部件）（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器） CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱

25、动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用： 输入/输出电平转换 电气隔离 串/并行转换 数据传送 A/D、D/A转换 误码校验 其他功能模块 I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。 4.编程器等外部设备 编程器PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具 作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视 通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数 通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话 分类：简单型只能联机编程；只能用指令清单编程 智能型既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清

26、单（语句表）、梯形图等语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程 注意：编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。 其他外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。 5.电源：内部开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。 外部可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失1.6PLC的硬件系统PLC的硬件系统由主机系统（如图1-1）、输入/输出扩展环节及外部设备组成。图1-1 PLC 硬件主机系统图

27、现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件第二章 液压系统的简介2.1液压系统的作用和组成一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用

28、是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力 控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。2.2 液压

29、系统的与缺点(1)优点 1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。 2）质量轻体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量

30、减轻了1t。 3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。 4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。 5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。 7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。 8）简化机构

31、 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。 9）便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。 10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。 (2) 缺点 1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。 2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不

32、宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。 4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。 5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 7）发生故障不易检查和排除。第三章课题设计的分析3.1问题介绍:如图1-1所示为一台卧式单面多钻孔组合机床的示意图，现要求完成以下工作循环：定位夹紧快进工进快退原位停止拔销松开。其中包括有以下动

33、作控制：动力头电机、液压泵电机的启停，定位缸的“定位-拔销”，夹紧缸的“夹紧-松开”，进给缸的“快进-工进-快退-停止”。图3-1卧式单面多轴钻床3.2课题的分析处理该设计可以由俩部分组成，多轴组合钻床的液压系统的液压系统设计和PLC电气控制的设计。在液压系统设计时，所谓“单面”，只考虑从同一个方向往复进给。钻床的工作循环、执行机构的运动方式属于在铸铁平导轨上移动式（机床运动方式还有转动或摆动），则应有一个活塞缸作为液压系统的执行元件，要求有定位、夹紧，则应分别有定位缸和夹紧缸。其中当快进限位开关被压下之后主轴电动机带动主轴开始运作，并且采用KM触点进行自锁使之不会在工作过程中突然停转，当SB

34、1开机按钮关闭之后机床断电主轴停转，当然在开机之前应该先调整好主轴转速，同样的液压泵也是在机床启动之后开始运转，液压泵与主轴电动机并联在电路中（在下文中不会提到主轴电动机和液压泵的运动），为了和PLC电气控制系统相配合，采用电磁阀来选择不同的液压回路。设计中为了系统的安全、可靠停机，则应在行程中设置限位装置以及急停和点动。第四章 液压系统原理图的拟定步骤根据设计要求可以将原理图的设计拟定以下几个步骤。，拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中的重要一步，其具体内容为以下几点。1. 确定油路类型根据所需类型不同选择适当的油路。结构简单的液压系统或采用节流调速的液压系统，一般采用开式油路；容积调速系

35、统或要求效率较高的系统，多采用闭式油路。2. 选择液压回路根据所确定的油类型，参考设计要求选择液压回路。根据主机主要性能选择工作液压回路，主机性能应起决定性作用，然后根据要求再考虑其他液压回路。在选择液压回路时，有可能出现多种方案，宜平行展开，反复进行对比，不要轻易做出取舍决定。经过对比，选择最合适的。3. 控制方式的确定控制方式主要根据设计的要求确定，如果要求系统按一定顺序自动循环，可使用行程控制或压力控制。采用行程阀控制可使动作可靠；若采用电液比例控制、可编程控制器控制和微机控制，可简化油路，改善系统的工作性能，而且使系统具有较大的柔性和通用性。4. 完成液压系统通过以上步骤把选择出来的各

36、种液压回路进行综合、归并整理，增添必要的元件或辅助回路，使之组成完整的系统。整理后，务必使系统结构简单紧凑，工作安全可靠，动作平稳，效率高，调整和维护保养方便，而且尽可能采用标准元件，以降低成本，缩短设计和制造周期。液压系统原理图应按国家标准规定的图形符号绘制第五章 液压系统原理图的设计5.1、确定液压系统基本回路（1） 设计选择缓冲回路根据要求此系统为小功率系统，要达到进给平稳，不受外载干扰，孔钻透时不前冲，所以应在系统回路中应设有缓冲装置，使液压缸话塞在行程中以及两端能平滑移动与停止。（2） 设计选择快速回路和换向回路根据设计要求尽量采用较小规格的液压泵，可选择差动连接快速回路，快速时流量

37、不大，运动部件的重量也较小，在换向方面又没有什么特殊要求，所以可选择电磁换向阀控制回路，为了便于差动连接，选择三位五通的电磁换向阀。三位五通电磁换向阀:电磁换向阀是利用电磁铁的吸力控制阀芯换位的换向阀。它操作方便，布局灵活，有利于提高设备的自动化程度，因而应用最广泛。电磁换向阀包括换向阀和电磁铁两部分。电磁铁因其所用电源不同而分为交流电磁铁和直流电磁。交流电磁铁常用220v和380v，不需要特殊电源，电磁吸力大，换向时间短，但换向冲击大，噪声大，发热量大，换向频率不能太高，寿命较低。若阀芯被卡住或电压低，电磁吸力小，其线圈很容易烧坏，因而常用于换向平稳性不高、换向频率不高的液、气压系统中。直流

38、电磁铁的工作电压一般为24V，其换向平稳，工作可靠，噪声小，发热少，寿命高。其缺点是启动力小，换向时间较长，且需专门的直流电源，成本较高。因而常用于换向功能要求较高的系统中。题中所用三位五通电磁换向阀，换向精度高，泵不卸荷，并联缸可运动。且它的中位机能可以在任意位置锁住，还可保压。符号图如图5-1。 5-1利用三位五通电磁换向阀的优势，设计如下图3-2所示：图5-2 快速回路和换向回路图（3） 选择定位、夹紧回路按选定位后夹紧的要求，可选择用单向顺序动作回路。在进给供油路瞬时下降能保持夹紧力，所以要接入节流调速和单向阀保压。换向阀可连接成失电夹紧方式，也可采用带定位的电磁换向阀以免工作突然失电

39、而松开，而在我的设计中是以两位两通电磁换向阀来实现保护的。换向回路如图3-3所示：图5-3换向回路图单向节流阀：由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀。当液体沿着一个方向流动时，经过节流阀节流;反向流动时，单向阀不能打开，不节流；并且单向节流阀常用于液压缸的调速和延时回路。（符号图如图3-4）图5-4 单向节流阀符号图（4） 选择动作转换的控制方式为了保证工件夹紧与进给的顺序动作采用限位开关进行控制。当工作进给结束转换为快退时，由于加工零件是通孔，位置精度不高，转换控制方式可采用行程开关控制。5.2液压基本回路的组合（1） 组合成液压系统并画成液压系统图将已选择的液压回路，组合成符合设计要求的液

40、压系统并画成液压系统图。在组合时应全面考虑各执行元件间的先后动作顺序、各回路间如何防止干扰、减少液压冲击及连锁等安全措施，并在此基础上尽可能减少元件和提高系统效率。液压系统设计如下图3-5所示：图5-5液压系统原理图本系统采用了FluidSIM-H 3.6软件进行液压系统原理图的绘制，并且对基于元件物理模型的回路图进行了实际仿真。组合后的液压系统仿真图如图3-6所示，为工进到位后的仿真截图。图5-6 液压系统仿真图5.3其作用简要分析及工作原理如下： 1、定位、夹紧，液压油经单向阀、两位两通电磁阀和二位四通换向阀右位后，油路分位两支路。一支路直接进入定位缸下腔，实现定位；另一支待油压升高能打开

41、单向顺序阀、在经单向节流阀后进入夹紧缸，完成夹紧动作。当油压超过压力继电器的调定压值时，也就是使夹紧力到6000时的压力时，压力继电器发出电信号使夹紧力不再升高。2、快进，电磁铁1DT得电阀4左位工作，由于系统压力低于液控顺序阀的调整压力，阀不能打开，这时的主油路是： 进油路：滤油路变量泵油路换向阀油路机动滑阀油路液压缸腔。 回油路：液压缸右腔油路阀油路单向阀阀油路液压缸左腔。 这时形成差动联接回路，因为快进时载荷较小，系统速度较大，所以泵输出的流量大，实现快进。3、在工进中，在快进终了时，挡铁压下行程阀，使油路与油路断开，于是进油须经调速阀，所以系统压力升高，控制油路将液控顺序阀打开，这时的

42、主油路是： 进油路：滤油路变量泵油路换向阀油路调速阀电磁阀油路液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔油路三位五通电磁换向阀油箱。 因为工作进给时油压升高，所以变量泵的流量自动减小，进给量的大小由调速阀来调节。4、死档铁停留，当导轨滑以工进前进，碰到死档铁后，液压系统的压力进一步升高，使压力继电器发出信号给1DT及时间继电器，在未到达预定时间前，滑台因1DT失电阀中位连接而停留。5、快退，在到达预定时间后，时间继电器使电磁铁2DT通电右位工作，这时主油路如下所示：进油路 ：滤油器泵油路阀油路液压缸右腔。回油路 ：液压缸左腔油路单向阀油路阀油路油箱。 因为这时系统压力较低，泵输出流量大，滑台快速返回。

43、6、原位停止，当滑台退回到原始位置时，挡铁压下行程开关，这时电磁铁1DT、2DT、3DT 都断电，阀4处在中间位置，滑台停止运动，油液压力升高，使泵的流量自动减到很小。7、拔销、松开，当给电磁铁4DT通电，阀换向成为左位工作，这时主油路是：进油路： 滤油器泵油路减压阀 单向阀阀油路液压缸腔拔销、液压缸腔松开。回油路：液压缸下腔 、（液压缸下腔单向阀单向阀） 油路 阀油箱该回路结构简单，动作可靠，并且便于调整压力，来实现夹紧压力的变化，以及满足夹紧时间长短的可控5.4电磁铁动作顺序表下表是这个液压的电磁铁和行程阀的动作表（表中“+”号表示电磁铁或行程阀为压下状态，“”号表示电磁铁断电（未通电）或

44、行程阀未动压下（初始）状态。电磁铁动作1DT2DT3DT4DT5DT定位、夹紧-+松开、拔销-+-+快进+-工进+-+-快退-+-第六章PLC程序的设计6.1、多轴钻床的工进PLC电气控制系统的硬件及软件设计6.11 输入输出点分配及机型选择为了将PLC控制系统的控制关系用PLC控制器实现，PLC需要14个输入点（启动按钮、急停按钮、五个点动按钮和七个控制开关），7个输出点。为了便于控制，所以选择了FX2N-48MR型的PLC。如下表4-1所示：输入输出器件代号地址表功能说明器件代号地址表功能说明SB1X1启动按钮1DTY1快进电磁阀SB2X2急停按钮2DTY2快退电磁阀SQ1X3拔销到位限位开关3DTY3松开拔销电磁阀SQ2X4定位到位限位开关4DTY4工进电磁阀SQ3X5松开到位限位开关L1Y5初位指示灯SQ4X6夹紧到位限位开关L2Y6定位夹紧指示灯SQ5X7快退到位限位开关5DTY7定位夹紧电磁阀SQ6X10快进到位限位开关SQ7X11工进到位限位开关SB3X12工进点动按钮SB4X13快退点动按钮SB5X14松开、拔销点动按钮SB6X15定位、夹紧点动按钮SB7X16快进点动按钮表6-1 输入输出点分配表6.12输入输出接线图 根据PLC系统的输入输出点分配表，画出如图4-2所示的PLC控制系统I/O接线图