油缸液压回路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械工程实验教学中心,*,机械工程实验教学中心,油缸液压回路,PLC,控制实验,机械工程实验教学中心,实验目的,为了提高综合运用各科知识的能力，结合机电传动控制，液压传动与气压传动课程所学的内容，通过对组合机床动力滑台液压系统的分析，结合现有的液压元件，对原液压系统进行简化，设计出能实现机床的一个典型运动轨迹的运动方案。通过对该液压系统的组装、调试,使之最终能够实现预期的运动轨迹。,通过本实验，除了进一步熟悉常用液压元件的性能和使用方法，油缸的速度控制、定位控制的基本方式外，重点要求掌握可编程控制器的电气连接方法和梯形图编程技巧。把电气控制和液压传动知识有机结合起来。进行一次小型工程设计、制作训练。锻炼大家的动手能力，以及分析和排除故障的能力。,机械工程实验教学中心,实验简介,组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度较高的专用机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹等加工和工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。,动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配置各种工艺用途的切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、车端面等。在组合机床液压动力滑台上可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进,-,一工进,-,二工进,-,死挡铁停留,-,快退,-,停止。完成这一动作循环的动力滑台液压系统采用限压式变量叶片泵供油，并使液压缸差动联接以实现快速运动。由电液换向阀换向，用行程阀、液控顺序阀实现快进与工进的转换，用二位二通电磁换向阀实现一工进和二工进之间的速度换接。,机械工程实验教学中心,实验要求,熟悉液压元件，电气元件和可编程控制器的性能、结构原理。,能根据提供的元件和可编程控制器设计一个液压系统的动作循环，可参照油缸“快进,-,一工进,-,二工进,-,停留,-,快退,-,原位停止”的速度控制和往复位移控制方案，也可自行选题。,掌握,OMRON,公司的,CPM2A,可编程控制器电气连接方法和梯形图编程软件,CX-Programmer,的编程方法，并利用该软件在线调试程序。,完成一个从方案设计、油路设计、电气控制回路设计、程序设计到油路、电气控制回路的组装、连接以及系统调试、优化等涵盖工程设计实施全过程的训练。,机械工程实验教学中心,实验原理,本实验可参考以下液压系统原理、电气控制回路原理：,图,1,液压系统的动作循环,快进,快退,工进,机械工程实验教学中心,图,2,液压系统原理图,实验原理,机械工程实验教学中心,实验原理,机械工程实验教学中心,实验器材和设备,机电液综合实验台 一台,液压泵站（含油箱、液压泵、电动机等）一套,五通接头 若干,油管（含快换接头）若干,油缸、三位四通换向阀，溢流阀 各一个,两位两通换向阀，节流阀 各二个,电源板（含空气开关、保险、计时器,ZN48-FX,、,AC360V,、,AC220V,电源）一个,PLC,主机板（含,DC24V,电源、,CPM2A,主机单元、,CPM1A-20EDR1,扩展单元）一个,可编程控制器输入板（含按钮开关、热继电器、交流接触器）一个,计算机（附带,RS232,数据线一根）一台,霍尔传感器（即行程限位开关）四个,导线（强电、弱电）若干,直尺 一根,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,PLC,即可编程控制器（,Programmable Logic Controller,）,它实际上是一种工业控制微机，其组成如图：,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,一般的,CPU,单元内部结构,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,PLC,的工作很像一个继电器系统，其工作等效继电器系统见下图：,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,PLC,的工作方式为周期扫描各端口，再逐条执行，从而实现周期自动控制。其每个周期包括输入采样、程序执行、输出采样三个阶段。下图为,PLC,周期工作方式。,第一步为输入采样阶段，控制器首先以扫描的方式顺序读入所有的输入端的信号状态（,1,或,0,），并逐一存入输入状态寄存器，其位数与输入端子的数目相对应，而且即使程序执行期间，输入状态发生变化，输入状态寄存器的状态也不会发生变化。,输入采样结束后转入程序执行阶段。,PLC,的用户程序决定了其输入信号与输出信号之间的具体关系。组成程序的每条指令都有顺序号，在,PLC,中称为步序号，指令按步序号依次存入存储单元。程序执行期间，在无跳转指令时，地址记数器顺序寻址，依次指向每个存储单元，控制器顺序执行这些指令。,最后为输出刷新阶段。在所有的指令执行完毕后，输出状态寄存器中的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存器，驱动输出线圈，形成,PLC,实际输出。,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,PLC,工作过程示意图如下：,机械工程实验教学中心,实验预备知识,1,、,PLC,概述,日本立石的,OMRON CPM2A,可编程控制器是一种紧凑的、高速的、扩展性好的,PLC,。我们本实验中用到的,PLC CPU,主机模块的型号为：,OMRON CPM2A-30CDT-D,，它是由,30,个,I/O,点组成的独立,CPU,单元，,I/O,扩展单元型号为：,OMRON CPM1A-20EDR1,，它是一个,20,点的,I/O,单元。,OMRON CPM2A-30CDT-D,的,CPU,主机模块提供的,I/O,输入电压电流最大为,24V-300mA,，而,OMRON CPM1A-20EDR1,的,I/O,扩展单元提供的输出电压电流最大可为,250V-2A,，其性能指标可参看相关的资料。,综合考虑实验的需求我们可用,OMRON CPM2A-30CDT-D,的,CPU,主机模块及,OMRON CPM1A-20EDR1,的,I/O,扩展单元来输入各开关量，对于输出的我们采用,OMRON CPM1A-20EDR1,的,I/O,扩展单元控制各电磁铁和继电器的线圈。,机械工程实验教学中心,实验预备知识,2,、涡流传感器：,我们知道，金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流的流线在金属体内自行闭合，通常称为电涡流（,Eddy current,）。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化。电涡流式传感器就是基于这种涡流效应的。,电涡流式传感器不但具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、抗干扰能力强、体积较小等优点，而且又具有非接触测量的优点。电涡流传感器可用来测量振动、位移、厚度、转速、表面温度、硬度等参数，还可以进行无损探伤。,电涡流式传感器的结构很简单，其核心是一个固定在框架上的扁平的圆线圈。线圈用很多股漆包线或银线绕制而成，一般放在传感器的端部。,本系统应用涡流传感器完成油缸定位检测控制，如图,2,液压系统原理图所示。将传感器固定在与油缸活塞杆同一平面的若干不同位置上，随着油缸的移动，当油缸活塞杆接近不同的涡流传感器时，传感器就分别输出的控制信号，这些控制信号经导线输出到,PLC,的输入端，完成油缸位置控制。,本试验中用到的涡流传感器的接法如下：,机械工程实验教学中心,实验预备知识,2,、涡流传感器：,本试验中用到的涡流传感器的接法如下：,机械工程实验教学中心,实验步骤及内容,一、检查、熟悉实验器材和设备：,熟悉实验台上的所有实验器材和设备的性能、用法。,电源板：实验中使用的电源板是多功能输出电源板，它包含空气开关、保险、计时器（,ZN48-FX,）、,AC380V,、,AC220V,、,DC5V,、,DC12V,、,DC24V,电源输出、电压显示，电流显示等多种功能。其中计时器（,ZN48-FX,）的,AC220,输入已经连好，不需再连。,由于实验有强电连接，为了保证人身安全和实验器材的完好，请在实验之前详细阅读实验指导书，未经指导老师检查、允许之前切不可擅自通电！违者承担一切后果！,PLC,主机板：该主机板包含,AV220V,输入、,DC24V,电源输出、,OMRON CPM2A-30CDT-D CPU,主机单元、,CPM1A-20EDR1,扩展单元。对,PLC,的具体接线参照系统电气控制回路原理图及输入输出接线说明表。由于,PLC,是精密设备，在连线时一定要准确，输入、输出的接线最好用不同颜色的导线进行区分。接线完成后一定要在指导老师检查之后才可通电！,可编程控制器输入板：本实验使用的是专门针对,PLC,的开关控制量设计的带有,16,个按钮开关的输入板。还包括了对油泵电机进行控制和保护的热继电器、交流接触器。,限位开关：即涡流传感器，或接近开关，发出控制信号，送入,PLC,的输入端。其接法参考上面的图示。,计算机（附带,RS232,数据线一根）,:,利用计算机编写,PLC,的梯形图程序，并通过,RS232,数据线传送到,PLC,中执行。,机械工程实验教学中心,实验步骤及内容,二、组接电路：,本实验的电气控制回路比较复杂，而且涉及强电、弱电的混合连接，实验设备也比较精密，这就要求我们接线时一定要仔细检查，切不可在未检查确认无误之前通电。,（,1,）主电路连接：,按照电气控制回路原理图连接电路，输入的三相电源在多功能电源板上，自带保险和空气开关，交流接触器和热继电器在可编程控制器输入板上（内部已接好）。,（,2,）控制电路连接：,控制电路的电压是不相同的，在接线之前一定要区分开来，切不可接错。,注：,PLC,内部的电压是,DC24V,，在,PLC,主机板上已经接好。,PLC,的输入控制电压都是,DC24V,，采用共阳接法，所有输入端的,COM,端子都接至,DC24V,的,+,极，控制开关应串在,DC24,的,-,极与,PLC,的输入端子之间。,应特别注意涡流传感器的接法，具体的接法可参看电气控制回路原理图和涡流传感器接线图。,PLC,的输出接线比较复杂，应特别注意！,在油路调试完成、读懂电气控制回路原理图之前切不可接线！输出接线分二种情况：第一：控制油泵电机的交流接触器的线圈，其电压为,DC24V,，接口地址为,12.03,，与它串联的,PLC,输出,COM,端应接至,DC24V,；第二：换向阀的线圈，其电压为,DC24V,，接口地址为,12.01,、,12.00,、,12.02,、,12.04,，与它串联的,PLC,输出,COM,端应接至,DC24V,；,在电路连接过程中应对照电气控制回路原理图和输入、输出接线说明，连接完毕一定要进行多次校对、确认。,实验完成之后，拆除电路，将器材清点无误后，放回原处，并通知指导老师检查。,机械工程实验教学中心,实验步骤及内容,三、,PLC,编程：,PLC,编程是一项较复杂的工作，在编程之前应阅读,OMRON CPM2A,的操作手册和编程手册；理解,PLC,接口地址的含义和梯形图表示的意义；熟悉编程软件,CX-Programmer,的编程界面和编程方法；掌握几种重要的编程指令。,日本立石的,OMRON CPM2A,可编程控制器的编程指令十分丰富，但本实验所用到的指令不多，大致有以下几条：,梯形图指令：装入,LD,；装入非,LD NOT,；与,AND,；与非,AND NOT,；或,OR,；与装入,AND LD,；或装入,OR LD,。,位控制指令：输出,OUT,；取反输出,OUT NOT,；移位寄存器,SFT,（,10,）；置位,SET,；复位,RSET,；保持,KEEP(11),。,顺序控制指令：空操作,NOP(00),；终止,END(01),；跳转,JMP(04),；跳转终止,JME(05),。,定时器,/,计数器指令：定时器,TIM,；计数器,CNT,；可逆计数器,CNTR(12),；高速定时器,TIMH(15),。,其他指令在本实验中少有涉及，故不赘述。读者有兴趣可参考相关的资料。,机械工程实验教学中心,实验步骤及内容,四、设计系统控制流程：,系统的控制程序较复杂，因此在编程之前一定要根据自己设计的动作，绘制控制