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1、目录目录一、设计目的 1二、设计任务 1三、设计序言 2四、振动下料机的基本构成 3五、液压系统的选择 3六、振动下料机的 PLC 控制硬件的选择 8七、振动下料机的 PLC 控制软件的设计 17八、PLC 程序指令表 20九、振动下料机的控制面板 21十、总结 22十一、参考文献 22十二、设计心得 231振动下料机的振动下料机的 PLC 控制控制一一 、设计目的、设计目的1、掌握三菱 FX2N 系列可编程控制器硬件 电路的设计方法。2、熟练使用三菱 FX2N 系列可编程控制器的 编程软件，掌握可 编程控制器软件程序的设计思路和梯形 图的设计方法。3、掌握三菱 FX2N 系列可编程控制器程序
2、的 应用系统的调试、监控、运行方法。4、通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。二、设计任务二、设计任务(一) 振动下料机的 PLC 控制步骤1、初始化：压下按钮，线圈 JC2 得电和线圈 JC3 不得电，送进缸后退及夹紧缸松开。2、夹紧缸夹紧：松开到位开关 SQ3 和后退到位限位 SQ1 同时动作，则线圈 JC3 得电，夹紧缸夹紧棒料3、送进缸前进：夹紧后，压力继电器发出信号， JC2 失电而 JC1 得电，送进缸向右送料。4、夹紧缸松开：直到碰到限位开关SQ2，经延时后，棒料剪断，线圈JC3 失电。5
3、、送进缸后退：松开到位开关 SQ3 发出信号， JC1 失电而 JC2 得电，送进缸向左后退。（二）任务及要求1、画出本控制的 I/O 分配图22、画出控制梯形图，可实现自动、 半自动控制3、写出指令4、设计控制电路图5、上机调试6、编写课程设计说明书一份三、设计序言三、设计序言（一）当今下料机的现状下料机是一些轻工行业不可缺少的设备。传统观念，下料机是借助于机器运动的作用力加压于刀模，对材料进行切割加工的机器。在机械加工行业特别是锻压工业中 ，下料往往是 将金属棒、管坯料按规定的尺寸分离切断或锯断的所谓下料工序的第 一道工序。 也是获得诸如普通的圆柱销类标准件、内燃机活塞销、金属链条连接销、
4、滚动轴承内外圈及滚子等零件毛坯的关键工序。 提高下料效率是提高整条生产线效率的基础。采用人工下料 存在劳动强度大、 下料效率低、自动化程度差、下料断面质量差、下料造成的材料浪费严重成本高、下料时的能耗大等问题，从而大大降低了产品的商业竞争性 ，已被逐步淘汰 ，所以开发出一种具有优越性能的新型下料方法势在必行 。振动下料机在大批量生产中提高劳动生产率具有重要作用，其关键技术是整机的液压系统与电气控制系统。（二）控制方案的选择传统的下料机采用继电器 - 接触器控制方案时 ，其电器动作噪声大，控制系统接线复杂 ，维护困难，在加上我国低压电器质量差 ，更使该继电器-接触器控制系统故障率高 ，给实际工业
5、生产带来了很大困难，特别是当改变工艺或使其控制功能更加完善时 ，需要改变硬件线路 ，这在工业实际中操作完成是比较困难的。3为此，本设计采用了可编程控 制器(PLC)对该下料机的振动下料 过程进行控制的方案。实际应用结果 表明，该 PLC 控制方案具有通用性好、可靠性高、可以适应恶劣工作环 境、控制功能强大、编程使用方便控制线路比较简单等优点 ，是一种较为理想的控制方法 ，值得在工业实际中推广应用。四、振动下料机的基本构成四、振动下料机的基本构成该振动下料机总的来说是由机械部分、液压系统和电器控制三大部分组成。为了便于对其控制动作的分析叙述 ，这里将其按动作顺序来分析，并且认为其是由送进机构、夹
6、紧机构和振动下料机构三部分组成这三部分按工序从前到后的顺序布置如图1 所示。图 1 振动下料机的基本构成该振动下料机的工作原理为先将预制有环状 “V”字形缺口需要切断分离的棒、管坯料通过夹紧机构的液压缸将其夹紧，送进机构的液压缸将其逐渐送入到振动下料机中 ，然后使棒料在振动下料机构中沿着环状“V”字形缺口的根部产生低周疲劳断裂 ，从而形成良好的分离断面。一旦棒料被分离切断 ，夹紧机构的液压缸松开 ，送进机构的液压缸后退到位。再重复循环上述的动作过程 ，进行下一个分离切断动作。五、液压系统的选择五、液压系统的选择（一）液压系统的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
7、、辅助元件（附件）和液压油。夹紧机构夹紧机构送进机构送进机构振动下料机构振动下料机构4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，液压阀可分为村力控制阀、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
8、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、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、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。（二）液压系统结构液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，
9、其可按实际要求来选择。基本液压回路中的动作顺序 控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。（三）涉及到的液压元件原理和功能51、电磁阀的原理：电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。2、柱塞泵的工作原理 ：以一个柱塞为原理介绍，一个柱
10、塞泵上有两个单向阀，并且方向相反，柱塞向一个方向运动时缸内出现负压，这时一个单向阀打开液体被吸入缸内，柱塞向另一个方向运动时，将液体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入缸内的液体被排出。这种工作方式连续运动后就形成了连续供油。3、减压阀的工作原理：减压阀是采用控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内，在进口压力不断变化的情况下，保持出口压力在设定的范围内，保护其后 面的器具。4、压力继电器的工作原理 ：压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电
11、气元件（如电磁铁、电机、时间继电器、电磁离合器等）动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等。5、电磁溢流阀原理介绍：6电磁溢流阀一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统
12、最高工作压力高1020）。实际应用中一般有：作卸荷阀用，作远程调压阀，作高低压多级控制阀，作顺序阀，用于产生背压（串在回油路上）。溢流阀一般有两种结构： 1、直动型溢流阀 。2、先导型溢流阀（四）振动下料机的液压系统图：7（五）液压系统组成部件的选择：考虑到该机正常工作所需的夹紧力和送进力很大和控制的灵活方便性，该振动下料机的夹紧和送进动作均采用液压系统来实现，其液压系统原理如图 2 所示。为了提高其性能 ，图 2 中选用的两换向阀均为湿式交流板式连接型电磁换向阀。考虑到该振动下料机正常工作时，将棒料送入振动下料机构中所需要的送进力较小 ，相应地进入送进缸的油压也较小；而在图 2 的液压系统中
13、采用的申福牌 CY 型轴向手动变量柱塞泵 SCY14-1B 的公称油压为 3115MPa，因只有这样的高油压才能使夹紧缸产生足够的夹紧力保证振动下料机正常工作 ，为此本文作者选用了由山西榆次液压元件厂制造的车辆用液压缸 (DG-J50C-E1-Y1)油压为16MPa 行程为 100mm 作为送进液压缸。故在图 2 的液压系统送进缸支路中设置了减压阀 JDF - B10F，通过该减压阀可将进入到送进缸的油压从 3115MPa 减少到 16Mpa，保证了送进液压缸的安全工作。为了防止当夹紧缸夹紧棒料后送进缸产生送进动作时夹紧缸内的油压下降导致夹紧力不足 ，从而造成振动下料机无法正常分离切断棒料 ，
14、因而在图 2 的液压系统夹紧缸的支路中设置了一个液控单向阀 A1Y-Hb10B，其为内泄式 ，正向开启压力 014Mpa，当反向开启出口无背压时 ，最小控制压力为 116MPa。从图 2 可看出，当夹紧缸夹紧棒料后 ，会使送进缸在送进过程中柱塞泵出口的油压下降 ，但由于液控单向阀 A1Y- Hb10B 的存在，夹紧缸内的油不会倒流 ，因此其缸内的油压不会下降 ，因此夹紧力不变 ；而当夹紧缸反向朝右运动放松棒料时 ，由于夹紧缸左腔油压升高 ，图 2 中的液控单向阀 A1Y-Hb10B 的控制口内的油压升高 ，在达到其反向启动控制油压 116MPa 时，会使液控单向阀 A1Y-Hb10B 反向打开
15、，从而可顺利地使夹紧缸油腔的油通过其再由二位四通电磁24BI1-H10B -T 流入油箱。8电磁铁通断电动作名称信号来源 1YA2YA3YA初始化压下按钮，线圈 JC2 得电和线圈 JC3 不得电，送进缸后退及夹紧缸松开+夹紧缸夹紧松开到位开关 SQ3 和后退到位限位 SQ1 同时动作，则线圈 JC3 得电，夹紧缸夹紧棒料+送进缸前进夹紧后，压力继电器发出信号，JC2 失电而 JC1 得电，送进缸向右送料+夹紧缸松开直到碰到限位开关 SQ2，经延时后，棒料剪断，线圈JC3 失电+送进缸后退松开到位开关 SQ3 发出信号，JC1 失电而 JC2 得电，送进缸向左后退+表 1-1 液压元件动作顺序表对图 2 的液压系统动作过程的分析后可看出，通过对两个换向阀的线圈得失电的控制， 就可达到使夹紧缸和送进缸按照规定的顺序动作之目的。表 1-1 列出了图 2 中的各液压元件在一个完整的全自动下料循环中的工作顺序及信号来源。六、振动下料机的六、振动下料机的 PLC 控制硬件的选择控制硬件的选择（一）设计所涉及到的 PLC 介绍PLC 英文全称 Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是 :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
