PLC课程设计：YA32—200四柱式万能液压机系统

YA32—200四柱式万能液压机系统电气控制系统设计班级：机械0805姓名：学号：中南大学机电工程学院指导老师：目录一、YA32-200四柱式万能液压机的工作原理YA32-200四柱式万能液压机的结构YA32-200四柱式万能液压机液压系统的组成 YA32-200四柱式液压机的液压系统原理二、液压机电继电器-接触器电气控制设计继电器-接触器电气控制电路图分析及设计电气元件的选择三、液压机可编程控制器系统的设计PLC 控制系统的设计原则PLC控制系统的设计步骤PLC选型PLC系统的接线外设元器件选择PLC程序设计程序调试四、总结五、参考文献中南大学机电院一.YA32-200四柱式万能液压机的工作原理YA32—200实物图片1. YA32-200四柱式万能液压机的结构液压压力机的英文名称是hydraulic and oil press液压压力机又称液压成形压力机，使用各种金属与非金属材料成型加工的设备。

液压压力机主要是有机架、液压系统、冷却系统、加压油缸、上模及下模，加压油缸装在机架上端，并与上模联接，冷却系统与上模、下模联接。

其特征在于机架下端装有移动工作台及与移动工作台联接的移动油缸，下模安放在移动工作台的上面。

液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式，YA32—200四柱万能液压机是四柱式的，它主要由横梁、导柱、工作台、上滑块和下滑块顶出机构等部件组成，结构原理图如图1-1所示。

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→慢速加压→保压延时→快速回程→原位停止”的动作循环。

下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑快顶出机构实现“顶出→返回→停止”动作循环，如图1-2所示。

YA32—200型四柱万能液压机是一种液压机典型产品，其主液压缸最大压制力为2MN。

该机的液压系统采用普通液压阀控制。

2.YA32—200四柱式万能液压机液压系统的组成YA32—200系统中的液压源为主泵3和辅泵1.主泵压力由远程调压阀9设定。

辅泵1为小流量定量泵，主要主用是作电液动换阀10和4的控制油源，其工作压力由溢流阀2控制。

系统的两执行元件为主缸和顶出缸，两液压缸的换向分别有电液动换阀4和10控制。

液控单向阀14在主缸快速下行是开启副油箱18向主缸充液。

液控单向阀12用于主缸快速下行通路和快速回程通路，单向阀13为主缸慢速下行时回油。

单向阀16用于主缸的保压，阀15为带阻尼孔的卸荷阀，用于主缸保压结束后换向前主泵1的卸荷。

节流阀7及背压阀6用于保持顶出缸下腔所需的力。

阀5用于阀6阻塞时系统的安全保护。

压力继电器用作保压起始时的信号发出装置。

图1-3 液压系统原理图1-辅泵；2、8-溢流阀；3-主泵；4、10-三位四通电液动换向阀；5-安全溢流阀；6-背压溢流阀；7-节流阀；9-远程调压阀；11-二位四通电磁换向阀；12、14-液控单向阀；13、16-单向阀；15-卸荷阀；17-压力继电器；18-副油箱3.四柱式液压机的液压系统原理⑴主缸①快速下行按下启动按钮，1DT与5DT接通，阀10切换到右位，阀11切换到右位，辅泵1的控制压力油经阀11将液控单向阀12打开，此时主油路的流动路线为进油路：主泵3→换向阀10（右位）→单向阀16→主缸无杆腔回油路：主缸有杆腔→液控单向阀12 →换向阀10（右位）→换向阀4（中）单向阀13此时主缸快速下降，泵3流量不足，阀14在液位高度与大气压的作用下打开，副油箱中的油液经阀14进入主缸无杆腔。

②减速加压当主缸滑块上的活动挡块压下行行程开关XK2，电磁铁5DT断电使换向阀11复位至左位，阀9关闭。

此时无杆腔压力升高，阀14关闭，主缸转为慢速接近工件和加压阶段。

系统油液的流动录像为进油路：同快速下行回油路：主缸有杆腔→单向阀13→换向阀10（右位）→换向阀4（中）→油箱③保压延时当主缸上腔的压力达到设定值时，触发继电器17，使1DT断电，阀6复位至中位，主缸上、下油腔封闭，系统保压，单向阀16保证了主缸上腔良好的密封性，主腔上腔保持高压，保压时间由时间继电器调整，保压阶段只有液压泵低压卸荷，系统中无油液流动。

主泵3→换向阀10（中位）→换向阀4（中位）→油箱④卸压回程保压时间结束时，时间继电器发出信号，使2DT通电，换向阀10换至左位，主缸进入回程阶段。

如果此时主缸上腔立即与回油想通，会引起振动和噪声，所以必须先卸压后回程。

当换向阀10切换至左位后，主缸上腔还未卸压，压力很高，阀15开启，因此有主泵3→换向阀10（左位）→阀15→油箱此时主泵3在低压下运行，尚不足以打开阀14的主阀芯，但能打开阀内部的卸荷小阀芯，高压油由卸荷小阀芯的开口泄回副油箱18，压力逐渐降低至使阀15关闭为止。

卸压结束后，顶开阀14主阀芯，此时系统的油液流动路线为进油路：主泵3→换向阀10（左位）→单向阀9→主缸有杆腔回油路：主缸无杆腔→阀14→副油箱18⑤停止主缸挡块压下XK1时，2DT断电使换向阀10复位至中位，主缸活塞被该阀的M型机能的中位锁紧而停止运动，回程结束，油液流动同保压阶段。

⑵顶出缸顶出缸的运动应与主缸实现互锁。

阀10处于中位状态。

①顶出当主缸挡块碰到XK1时，3DT通电，换向阀4切换至左位，油液流动路线为进油路：主泵3→换向阀10（中位）→换向阀4（左位）→顶出缸无杆腔回油路：顶出缸有杆腔→换向阀4（左位）→邮箱②停止顶出杆顶出，当挡块碰到XK4时，断开3DT，同时触发时间继电器。

此时油的流动同主缸停止时。

③返回时间继电器定时时间到后，接通4DT，换向阀4切换至右位，油液流动路线为进油路：主泵3→换向阀10（中位）→换向阀4（右）→顶出缸有杆腔回油路：顶出缸无杆腔→换向阀4（右）→油箱返回至碰到行程开关XK5，4DT断电。

顶出缸再次停止工作。

表1为3150KN通用液压机的电磁铁动作顺序表二、液压机电继电器-接触器电气控制设计㈠继电器-接触器电气控制电路设计电气元件自动控制能减轻操作人员的劳动强度，提高工作机械的生产效率和产品品质，而且能够实现手动控制难以完成的诸如远距离集中控制。

继电器—接触器控制系统能够完成电气元件的自动控制，而且结构简单、价格便宜。

能够满足生产机械一般生产的要求，获得了广泛的应用。

下面介绍YA32-200液压系统的继电器—接触器控制系统，能够实现自动控制和手动控制。

（1）.继电器-接触器电气控制电路图根据设计要求，设计出如图所示的继电器-接触器电气控制电路图。

①启动电机——按启动按扭SB2，1KM得电吸合，其常开接触器1KM闭合，电机启动，泵供油，电磁铁全部处于失电状态，主泵2输出的油经三位四通电液换向阀10中位及阀4中中位流回油箱，空载启动。

②主缸快速下行——按启动按扭3SB，1K得电吸合，其控制的常开常开1K闭合，电磁铁YA、5YA先后得电，阀10换至右位，控制油经阀11右位使液控单向阀9打开，从而实现主缸快速下行。

③主缸减速压制——当上缸滑块降至一定位置触动行程开关2SQ后，其常闭触点失电断开，电磁铁5YA失电，阀11处于原位，液控单向阀12关闭。

④主缸保压延时——当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器KP吸合，其常闭开关KP 断开，使电磁铁1Y失电，阀10回中位，上缸的上、下腔封闭，单向阀13和充液阀14使上缸上腔保压，保压时间由时间继电器KT调整。

⑤主缸卸压回程段——保压过程结束，时间继电器KT发出信号，其控制的常开触点KT闭合，中间继电器2K得电吸合，电磁铁2YA得电，阀10换至左位，同时常开触点开关2K闭合，形成自锁。

⑥主缸原位停止——当上缸滑块上长至触动行程开关1SQ其常闭触点失电断开，电磁铁2YA 失电，阀6处于中位，泵卸载。

⑦顶出缸顶出——按下开关6SB,中间继电器3K得电，电磁铁3YA得电，换向阀4换至左位，从而实现顶出缸顶出。

⑧顶出缸退回——按下按钮7SB，电磁铁3YA失电，4YA得电，换向阀4换至右位，下液压缸活塞下行，退回。

⑨顶出缸停止——当顶出缸压倒行程开关4SQ或按下停止按钮，电磁铁4YA失电，换向阀4换至中位，泵2卸荷，顶出缸停止。

中南大学机电工程学院中南大学机电院三、液压机可编程控制器系统的设计1、PLC 控制系统的设计原则（1）选用的PLC必须满足被控对象的控制要求；（2）先用的PLC不仅要着眼于现在，还要适当地考虑到将来发展的需要；（3）在满足上述两个前提的情况下，力求使该系统具有较好的性能价格比。

2、PLC控制系统的设计步骤（1）根据被控对象的控制要求，确定整个系统的输入、输出设备的数量，从而确定PLC的I/O点数，包括开关量I/O、模拟量I/O以及特殊功能模块等。

（2）充分估计被控对象和工厂今后发展的需要，所选的PLC的I/O点数应留有一定的余量。

另外，在性能价格比变化不大的情况下，尽可能选用同类型中功能强的新一代PLC （3）确定选用的PLC机型。

例如：对三菱公司的小型PLC来说，一般应选用FX系列PLC，而不选用F系列PLC。

（4）建立I/O分配表，绘制PLC控制系统的输入、输出接线图。

（5）根据控制要求绘制程序流程图。

（6）根据GX软件编制程序，并在GX软件上进行软元件模拟、调试。

3.PLC选型针对以上YA32--200液压机的控制要求，以及其本身的液压控制系统的特点，结合了PLC硬件和输入/输出接口的特点列出PLC输入/输出地址分配表如下YA32—200四柱万能液压机控制系统的输入输出情况:控制按钮输入 6个 ,行程开关输入 4个 ,压力继电器输入 1个 ,手动开关3个，输入点数共 14个;指示灯/电磁阀输出 5个 ,电机控制输出 1个 ,照明灯输出1个 ,报警控制输出1个，输出点数共 8个;考虑到经济等因素 ,选用FX1N-24MR-001型 PLC来实现对液压机的控制 ,该 PLC有14点输入 , 10点输出 ,属于继电器输出型 ,输入输出点数满足要求并有一定的冗余。

控制系统控制液压系统液压油的流向 ,按要求实现液压机的各种动作。

PLC接收热继电器、行程开关、控制按钮、压力继电器等信号 ,对电磁铁的通、断电控制，通过接触器实现对电机的启停等。

4.PLC系统的接线液压系统中位卸荷，故电机空载启动，可以直接启动，结构简单，操作方便，成本低。

当按下按钮SB2时，接触器KM通电，主触点闭合，电机启动。

PLC选择为FX1N-24MR-001，采用直流电源DC24V。

控制输入信号采用控制器本身提供的DC24V 电源，电磁铁、信号灯及报警器输出信号采用DC24V电源驱动，照明灯以及泵电机驱动接触器采用AC220V驱动。

更具要求设计的PLC输入/输出接线图如下：5.外设元器件选择根据硬件电路设计要求，查阅机械设计手册，制定下面的元器件明细表：6.PLC程序设计⑴程序流程图如下⑵自动运行时的顺序功能图如下⑶PLC梯形图报警7.程序调试在G X-developer软件中增添了PLC程序的离线调试功能，即仿真功能。