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1、摘 要 电液伺服系统融合了电气和电液两个方面的优点。具体来说有对系统反应很敏捷，很强大的精准控制，再输出端的功数值相当高、在处理系统送来的相应相当快，非常善于反馈各种参数控制量。在综合了上述的优点后它在对需求速度核装载量大的对象时候更能发挥他的特长。在各种形式的恶劣环境中均有着不同的应用。比如说在军事上的应用、航空航天上的应用，钢铁电力行业的应用，制造加工业的应用、各种飞机车里的模拟台的控制、电炉冶炼的电极位置的控制以及各种实验机的压力的控制。机械手运动伺服系统是隶属于电液控制系统的一类，他将小液压功率转换为大功率的液压信号，早些年代的机械手伺服系统是一起执行所有的命令，这样对机器的性能往往会
2、有所限制，因为PLC是周期性循环扫描方式，每一瞬间就只能专心做一件事，同时使得运算速度特别快，让他与外部电器动作几乎同步，实现控制上的要求。西门子S7-200具有模块化的结构，容易实现分布式的配置，同时具有很高电磁兼容特点，因此被广泛的应用。本次设计采用S7-200 PLC，选用紫金桥软件作为上位机，实现对电液伺服控制系统的模拟。关键词 电液伺服系统，机械手，S7-200，紫金桥. . .Abstact Electro hydraulic servo system integrated the advantages of the two aspects of electrical and el
3、ectro hydraulic, with high control precision, fast response, large output power, signal processing flexibility, easy to achieve the feedback of various parameters, etc. Therefore, in the load quality and response speed of occasions the most suitable for, its application has been throughout all areas
4、 of the national economy, such as control the position of the aircraft and ship steering control, radar and gun control, machine tool industry and trade and Taiwan, strip of rolling mill thickness control, electric furnace electrode position control, aircraft of various vehicles in the simulation ta
5、ble control, the generator speed control, material testing machine and other experimental machine pressure control. Belonging to the motion of the manipulator servo system of electro-hydraulic control system, he will be small power conversion for high power hydraulic signal and previous manipulator
6、servo system is to execute all orders together, so on the machines performance will limit, PLC cycle scanning mode, each moment concentrate on doing one thing, while the calculation speed is very fast, makes him almost simultaneous with the action of external appliances, achieve control requirements
7、. SIEMENS S7-200 modular structure, easy to implement distributed configuration and cost-effective, strong electromagnetic compatibility characteristics, is widely used. The S7-200 is used as the upper computer, and the simulation is carried out on the purple bridge to realize the simulation of elec
8、tro hydraulic servo control system.Key words electro hydraulic servo system, manipulator, S7-200, purple bridge. . .目录摘 要IAbstactII1 绪论11.1 课题背景及选题意义21.2 国内发展的趋势21.2.1我国的发展的初始阶段21.2.2我国发展的势头31.3 本课题研究的内容32 电液伺服系统的基本原理32.1 电液伺服控制系统的简介42.2 电液伺服系统的概述42.2.1 电液伺服阀驱动电路52.2.2 电液伺服阀电流的显示电路52.3 传感器的调节电路52.3.
9、1 系统模型52.3.2 硬件的系统62.3.3 软件的系统63 系统的设计8 3.1 PID的概述8 3.2 调节器控制的规律94 控制设备及软件原理114.1 PLC概述114.1.1 PLC的定义114.1.2 PLC的特点114.1.3 PLC的应用与发展124.2 PLC的基本结构及工作原理124.2.1 PLC的基本结构124.2.2 PLC工作的原理144.2.3 可编程控制器的编程原则和方法164.3 监控软件的构成及功能164.3.1 监控软件的用途及分类164.3.2 紫金桥软件的功能及基本使用方法175 电液伺服系统的应用195.1设计思路195.2 点设置195.3 电
10、气接线图205.4 梯形图的实现205.5 I/O点的分配285.6 调试运行29结论32致 谢33参考文献34. . .1 绪论1.1 课题背景及选题意义机械手是现代工业化自动控制中涌现出来的的一项新工艺，已经成为工业现代化制造的一项重要组成部分。它能够代替人类进行工作作业，按照一定的工艺要求工作，大大的改善了人类在恶劣环境下的劳动，越来越受到整个国际的重视。在高温，高压，粉尘，噪声等场所更为广泛应用。本文研究的是基于PLC的电液伺服控制系统，电液控制系统依靠低廉的价格，被得意应用到各行各业中。我们在PLC的实验室中运用进行紫金桥模拟仿真的方法对机械手进行研究。全面的考查分析并模拟机械手能否
11、满足需求。随着工业自动化发展的进程不断加深，机械手在世界范围内得以广泛的应用。因而对机械手的控制要求就越来越高，我利用在大学期间所学习的可编程控制器PLC设计，可以使的它的运行可靠性增强，故障率降低，取得更好的成果。这个设计是我们在学校中最后一个作业是一份特别具体严谨的设计。他可以将我们在大学整个学习生涯的所有知识都融为一体，将书本上的知识与课程设计和实训中结合起来。在我看来更是对整个学习生涯的一个升华，为我们日后在工作岗位上打好一个基础，为日后的工作奠定一个良好的基调。1.2 国内发展的趋势电液伺服系统是一种由液压动力的机构和电信号的处理装置组成的控制反馈系统。它优点很多，突出的特点有精度高
12、输出、反应速度很快、功率大等；所以在各行各业均起到了各种作用。人们使用水利可以追溯到很久远的年代。可是液压发展其实只是在最近些年才开始兴起的，液压伺服进入到了电液伺服时代是伴随着电液伺服的诞生而兴起的。电液伺服技术是实现动态高周疲劳，静态恒变速形速率，程控疲劳及第周疲劳模拟各种仿真的好方法。1.2.1我国的发展的初始阶段 我国是从上世纪70年代开始研究电液伺服系统的的，我国的各大试验厂商纷纷开始研制。大概分为两个发展阶段自主发展和国外合作发展。进入了20世纪之后，随着改革开放的步伐加快，国内各大厂商与国际的联系更加紧密，长春试验所在1989年首先与美国mts公司达成合作协议，长春试验机厂也与英
13、国达泰克进行了技术上的合作。总之在这一时期主要就是国内几家实验所寻求与国外合作的时期，有引进技术上生产合作的也有国外技术生菜国内产品的。呈现出百家争鸣，百花齐放的特点。在这个阶段的电液伺服控制系统的特点在测量控制方面从模拟控制发展向混合控制并结合计算机控制中。这时候国内的企业多分为两条路，一方面是勇于引进先进的外来技术，加强合作。另一方面是学习，走不断完善自己的技术带动自己不短的提高。与国外同行业的技术对比，三十多年来国内的伺服电液控制系统有了明显的进步，与国际上的大公司比较而言还是有差距的，特别是像美国的mts和英国的instron等，无论是技术还是应用都无法比拟。软件方面，国内的软件多有专
14、业软件工程师设计完成，使得结构合理，组合比较便捷。现在软件包已经成为了一种产业，可以说非常有前景。国内试验软件的各个厂家由于技术水平还不够完善，还形成不了气候，只能随着设备免费副赠，本身的价值并没有得到体现。1.2.2我国发展的势头伴随着科学技术的日新月异，人们更加重视动态试验，电液伺服的需求也越来越大。利用电液伺服的技术开发特殊设备越来越多，市场的机会越来越大。今后国内电液伺服试验的水平一定会进一步发展的。图1.1 伺服电液工作原理1.3 本课题研究的内容 在整个电液伺服的发展过程中我们可以清晰的看到，一方面是对基础元件的研究，另一方面则是对控制系统的研究。当来到新世纪滞后，人类无论是基础元
15、件还是控制系统方面都有了较大的进步。本课题研究的是PLC在液压控制系统的应用，主要包括压力控制系统，速度控制系统，位置控制系统，同步控制系统等。液压控制系统压力控制室利用压力阀，压力继电器或压力传感器来控制和调节液压系统的主油路或某一只的压力，以满足执行元件所需的力或力矩的要求。在这个过程中，PLC接收来自系统的压力信息，然后给相关液压阀发出指令。将比例压力阀，PLC，人机界面组合起来，可实现较大范围的压力调整与多个压力参数的设定。本次课程设计就是以此为基础利用液压技术在机械手中的应用而设计出来的。满足在生产现场中对整个控制系统的要求。2 电液伺服系统的基本原理2.1 电液伺服控制系统的简介 这个课设的核心是电液伺服控制系统，他是由电信号和液压处理组合而成的反馈控制系统。这个一般由液压泵,液压控制阀，执行元件，反馈原件，控制对象等组成。如图2.1图2.1 电液伺服控制系统由图2.1 可以看出输入信号和液压泵发出指令信号到液压控制阀上，液压控制阀
