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1、西南科技大学毕业设计（论文） 第 1 页1绪论1.1选题背景及目的近几十年来，由于电子技术以及计算机应用技术的日益普及化，使得板材折弯自动控制技术得到较快发展。出现了一大批高精度微机控制的液压板料折弯系统，其中PLC控制系统是一种非常典型的系统。传统的液压折弯机折弯时主要靠人为手动操作，这就使得在折弯板料时主要靠工人的经验去把握折弯机滑块的快进、工进的行程，难以准确控制折弯精度，导致误差较大，折弯工件不够精度而不符合产品要求，并且折弯机本身也要求对折弯金属板料具有较高的劳动生产率和一定的精度，这样，传统的人为操作势必不能达到较高的劳动生产率的要求，也难以长久得保持一定的折弯精度，而且人为操作经
2、常易出现操作失误，导致浪费折弯材料，从而加重了生产成本。在这种情况下势必要改变传统靠人工操作的方式，鉴于 PLC 控制技术的日趋成熟，设计一种由 PLC 控制的液压板料折弯系统有着非常现实的意义。这种由 PLC 控制的系统改变了传统的人为操作的不足，不仅提高了精度，节约了材料，省却了很多人为的失误，而且大幅度的提高了生产率，是对传统的折弯机控制系统的重大改进，有着非常现实得意义。选择该题目的目的和意义：经过在四川德阳东方汽轮机厂深入的实习，进行对液压折弯机 PLC 控制系统的设计，实习及设计的整个过程巩固了基本理论和专业知识；培养了生产实际分析、解决实际问题的能力和初步的研究思想及创新能力。同
3、时，提高了设计能力及查阅资料能力，这些能力的提高有助于快速的适应以后的工作。通过这次的毕业设计，认识到动手能力级理论联系实际的重要性。1.2国内外研究现状1.2.1折弯机的发展状况目前，国内外折弯机发展速度较快，折弯机的更新换代速度也较快，折弯机的应用也很广泛，在飞机、造船、汽车、电器业等上面都有应用。就我国生产折弯机的情况来说，已形成各种式样的折弯机的生产类型数种，生产折弯机的厂家也有数百十家，像折弯机的专业生产厂商有：南通江海机床有限公司，无锡市威华机械有限公司，南通双利剪床有限公司，江南机械制造有限公司等，他们在折西南科技大学毕业设计（论文） 第 2 页弯机的生产规模及折弯机的制造技术上
4、都在国内处于领先，包括专业生产折弯机模具的厂家也有数家，比方说马鞍山新兴机械刃模厂，上海苏力机械刀具有限公司等都是多年从事折弯机磨具的生产厂商。目前国内对折弯机的需求量也很大。但国内折弯机的发展水平仍落后于国外。折弯机的类型也多种多样，有液压折弯机、数控折弯机、招标折弯机、冷凝器折弯机、手动折弯机、母线折弯机，剪板折弯机等数十种，用途非常广，配备各种不同的模具就能将金属板料折弯成各种不同形状的工件，当配备相应的装备时，还可作从孔之用。其中液压折弯机又有很多系列型号，常见的有：WC67Y 液压板料折弯机、WC67K 液压板料数控折弯机、2-WC67Y 系列双机联动液压折弯机、2WE67K 双机联
5、动数控折弯机、 HPB 系列液压折弯机等。简单的以数控折弯机发展为例：80年代，折弯机数控技术应用有了很大的发展，我国从国外进口的折弯机，几乎全部配有先进的数控系统。目前，国内折弯机数控系统基本上是引进的，每年要花大量外汇，因外文显示，操作不便，且不易维修。特别是进口数控系统价格昂贵，用户难 接受。据此，我们用了近四年的时间，研制成功了具有汉字提示、图形CADCAM 功能、组配灵活的主从分布式多微机折弯机数控系统折弯机对数控系统的要求，有别于一般的切削加工机床。首先，在折弯过程中工件的几何形状随时改变，若用一般的代码形式描述，将给用户造成一定的困难。例如，展开长度、滑块下行量、挡料位置等需要计
6、算，而这些参数与折弯工艺紧密结合。折制一个工件，用户准备这些数据要化费很多时间 其次，折弯机的控制轴数随折弯工件的复杂程度及自动化程度而变，可以从2轴到8轴变化，据报道国外已有22轴的数控折弯机。但各轴之间并无严格的联动及速度要求，精度除滑块外要求也不高。目前，国内只是针对某特定的折弯机开发数控系统，其开发周期长、费用高。困此，开发一种通用的、模块化的、轴数可随意组合的折弯机数控系统是具有现实意义和经济意义的。1.2.2PLC的发展历程1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数宇公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计
7、算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作：西南科技大学毕业设计（论文） 第 3 页另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的一离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。可编程序控制器因早期主要应用于开关量的逻辑控制，因
8、此也称 PLC。在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。在可编程序控制器问世后就改变了传统的由继电器构成的控制系统存在的明显缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高等。PLC 的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，促进了他们的发展。PLC 从简单的逻辑运算功能，发展到数据传送、数据比较、数据运算，直到通信功能，功能的不断发展使 PLC 能适应各种工业生产过程控制的要求，从而在工业生产过程控制领域中成
9、为主流产品之一。PLC 的发展适应工业生产过程控制的要求，适应工业环境的要求。PLC 能如此迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点有：编程方法简单易学；功能强，性能价格比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量小，维修方便；体积小，能耗低。在 PLC 的发展初期，由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近几年来，PLC 的应用面越来越广，使得 PLC 的成本下降，PLC 的功能大大增强。再短短的二、三十年
10、中，PLC 得到了如此飞速的发展，并在各行各业得到了广泛的应用，这些事实说明，PLC 具有强大的生命力。PLC 将在工业控制领域发挥越来越大的作用，并将成为工业控制领域的主要控制设备。1.2.3PLC 在折弯机中的应用如今,各国都在研究怎样将 PLC 控制技术应用于折弯机控制系统中,怎样实现折弯机操作的自动化,以便提高折弯机的生产效率等。液压机是常用的锻压机械，生产实际应用已很普遍，机械系统已成为固定模式，要发展变化也仅仅是在控制系统应用方面的改进，随着可编程序控制器在继西南科技大学毕业设计（论文） 第 4 页电器控制和计算机控制的基础上开发，近年来可编程序控制器逐渐发展成为以微处理器为核心，
11、把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。可编程序控制器强大的抗干扰能力、高质量的可靠性，简单的编程语言以及发达国家使用PLC的广泛普及，都使PLC生产量大幅度增加。我国可编程序控制器应用也在快速发展，在液压控制系统上的应用有普及的趋势。从国外来看，折弯机的生产较我国生产有相对灵活的机械性能、优秀的耐磨材料和零件设计，有效的折弯效率及先进的折弯控制系统和优化合理的设计。如今技术上的差异使得我们不得不加快研究步伐，争取与国外齐头并进。1.3折弯机的用途及液压传动理论1.3.1折弯机的用途折弯机主要用于加工金属板材，只要配备各种不同的模具就能将金属板料折弯成用户所需形状，当
12、配备相应的装备时，还可作从孔之用。折弯机可供飞机、造船、汽车、电器等工厂使用，生产效率较高。当前国内外折弯机滑块的主流传动方式液压传动，液压传动折弯机的特点：传动力大，在大规格机器上应用，其性价比相对较高。机床的基本技术参数公称力，工作台长度，工作台高度滑块行程，工作台与滑块间最大开启高度，滑块行程速度，空载，工作等。折弯机的性能及特点：液压折弯机，由板料折弯力表或折弯力计算公式得出折弯力，由于采用液压传动，因此在工作时不致因板料厚度变化，或下膜V形槽选择不当而引起严重的超载事故。因此工作平稳，激起噪音小，操作方便，特别是在整个工作行程中均有同等的额定压力。1.3.2液压传动理论液压折弯机采用
13、液压传动的方式，液压传动是以流体为介质，来实现能量的转换、传递及控制。液压传动是利用各种液压元件组成具有不同控制功能的基本回路，再由若干基本回路组成传动系统来进行能量转换、传递和控制。以液体为工作介质的液压传动具有无级调速和传动平稳的优点，故在磨、拉、插、刨、铣等机床上得到广泛应用；因其布置方便并易实现自动化，在组合机床上应用较广；由于执行的输出力（或转矩）较大、操纵方便、布置灵活，液压元件和电器易实现自动化和遥控，在冶金机械、矿山机械、钻探机械、起重运输机西南科技大学毕业设计（论文） 第 5 页械、建筑机械、塑料机械、农业机械、液压机、铸造机以及飞机和军舰上的许多控制机构都普遍采用液压传动。
14、一部完整的液压机一般主要由三部分组成，即原动机、传动机构和工作机。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力（转矩）和工作速度（转速）变化范围较宽的要求，以及其它操作性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构。传动机构通常分为机械传动、电器传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液体传动和气体传动。液体传动是以液体为工作介质的流体传动。它包括液力传动和液压传动。夜力传动是主要利用液体动能的液体传动。液压传动是主要利用液体压力能的液体传动。1.3.2.1液压传动
15、的优点（1）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活的来布置；（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速；（4）可自动实现过载保护；（5）一般采用矿物有位工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（6） 很容易实现直线运动；1.3.2.2液压传动的主要缺点：（1）由于流体流动的阻力损失和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。（3）液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。（4）由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比
16、传动。1.4 液压板料折弯机的结构及工作原理1.4.1液压板料折弯机的结构下图 1是折弯机的结构图：西南科技大学毕业设计（论文） 第 6 页图折弯机整体结构图以下列举一组折弯机膜具图，如图 12：图 12折弯机模具图根据用户采用的不同的膜具，可将金属板料折弯成不同形状的工件。当配备相应的装备时，还可作冲孔之用。 1.4.2液压板料折弯机的工作原理液压折弯机是采用液压传动的方式控制的液压机。这次设计的液压折弯机主要由机械主机、液压系统和 PLC 电气控制 3 部分组成。液压机有两种工作状态，即自动循环和手动状态。设计的液压折弯机PLC控制系统使其能够完成空运转（滑块上限），快进西南科技大学毕业设计（论文） 第 7 页（滑块快速下行）工进（滑块慢速下行）快退（滑块快速上行）的动作。如下工况图所示其动作：图 1工况图1.5现代 PLC 控制技术及其发展在工业控制过程中，继电接触器控制系统因其没有运算、处理、通讯等功能，
