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1、课程设计任务书20102011学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造与其自动化专业机设072班级课程名称：机电控制技术 设计题目：压力机液压系统的电气控制设计完成期限：自2011年1月3日至2011年1月9日共1周容与任务一、设计的主要技术参数具体要求见课程设计指导书二、设计任务完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图与设计说明书一份三、设计工作量电气图23，说明书不少于6000字进度安排起止日期工作容1.3讲解设计目的、要求、方法，任务分工1.4根据指导书和任务书要求确定控制系统的输入输出点数、类型，确定输入、输出设备与元器件种类、数量，初步选定PLC型号1.5根据指导书和任务书
2、绘制控制系统工作流程图，确定每个动作实现和解除必须的条件1.61.7绘制继电器控制原理图、电路计算、元器件选择列表编制控制系统的PLC控制程序1.8编写设计说明书1.9答辩主要参考资料1、齐占庆，电气控制技术课程设计指导书，机械工业，2003。2、万奎等编，机床电气控制技术，大学，20073、程宪平主编，机电传动与控制（第二版），：华中科技大学，2003年9月4、石玉珍，电气制图与图形符号国家标准汇编，中国标准，1989指导教师（签字）： 2010年 11月 1 日系（教研室）主任（签字）： 2010年 11月 2 日 / 机构动态仿真设计说明书压力机液压系统的电气控制设计起止日期：2011年
3、1月3日 至 2011年1月9日学生王璐璐班级机设072学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2011年1月9日目 录一、课程设计的容与要求3（一）课程设计对象简介3（二）压力机结构与工作要求3（三）液压系统与控制要求4（四）课程设计的任务5二、电气控制电路设计7 （一）继电器-接触器电气控制电路的设计7 （二）继电器-接触器电气控制电路图分析与介绍7 （三）选择电气元件11三、压力机可编程控制器系统的设计12 (一)可编程控制器控制系统设计的基本原则 12（二）可编程控制器系统的设计12四、总结、15五、参考文献16六、附图16一、课程设计的容与要求（一）课程设计对象简介压力机是锻压、冲
4、压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成形、打包等加工工艺中广泛应用的压力加工机械设备。液压压力机（简称液压机）是压力机的一种类型，它通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。液压机的结构类型有单柱式、三柱式、四柱式等形式，其中以四柱式液压机最为典型，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。（二）压力机结构与工作要求液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式，其中以四柱式液压机最为典型，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。5432167图 1-1 四柱液压机结构原理图1-床
5、身 2-工作平台 3-导柱 4-上滑块5-上缸 6-上滑块模具 7-下滑块模具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，驱动下滑快顶出机构实现“向上顶出向下退回”或“浮动压边下行停止顶出”的两种动作循环，如图1-2所示。液压机液压系统以压力控制为主，系统具有高压、大流量、大功率的特点。如何提高系统效率，防止系统产生液压冲击是该系统设计中需要注意的问题。快速回程减速、加压图 1-2
6、 液压机的工作循环顶出工艺浮动压边工艺下缸上缸停止保压快进（三）液压系统工作原理与控制要求1、3150KN通用液压系统工作原理与特点图1为3150KN通用液压机的液压系统图。系统有两个泵，主泵1是一个高压、大流量恒功率（压力补偿）变量泵，最高工作压力由溢流阀4的远程调压阀5调压。辅助泵2是一个低压小流量定量泵，用于供应液动阀的控制油，其压力由溢流阀3调整。该系统采用高压大流量恒功率变量泵供油和利用滑块自重充液的快速运动回路，既符合工艺要求，又节省了能量；采用单向阀13保压与由顺序阀11和带卸载阀芯的充液阀14组成的泄压回路，结构简单，减小了由保压转换为快速回程时的液压冲击。2、3150KN通用
7、液压机液压系统控制要求如下：1）系统采用高压大流量恒功率(压力补偿)柱塞变量泵供油，通过电液换向阀6、21的中位机能使主泵1空载起动，在主、辅液压缸原位停止时主泵1卸荷，利用系统工作过程中工作压力的变化来自动调节主泵1的输出流量与上缸的运动状态相适应，这样既符合液压机的工艺要求，又节省能量。2）系统利用上滑块组件的自重实现主液压缸（上缸）快速下行，并用充液阀14补油，使快速运动回路结构简单，补油充分，且使用的元件少。3)系统采用带缓冲装置的充液阀14、液动换向阀12和外控顺序阀11组成的泄压回路，结构简单，减小了上缸由保压转换为快速回程时的液压冲击。4)系统采用单向阀13、14保压，并使系统卸
8、荷的保压回路，在上缸上腔实现保压的同时实现系统卸荷，因此系统节能效率高。 5)系统采用液控单向阀9和控顺序阀组成的平衡锁紧回路，使上缸组件在任何位置能够停止，且能够长时间保持在锁定的位置上（四）课程设计的任务本组最终要求合理设计继电器电气原理图，PLC电气原理图。要求上交1份设计说明书（6000字），2图纸。图1 3150KN通过液压机液压系统图1主泵 2辅助泵 3、4、18溢流阀 5远程调压阀 6、21电液换向阀 7压力继电器 8电磁换向阀 9液控单向阀 10、20背压阀 11顺序阀 12液控滑阀 13单向阀 14充液阀 15油箱 16上缸 17下缸 19节流器 22压力表二 、电气控制电路
9、设计（一）继电器-接触器电气控制电路的设计根据液压机的动作顺序与控制要求，同时又考虑了以下几个方面：1、电气控制线路与机械配合相当紧密，因此分析中要详细了解机械结构与电气控制的关系，但机械结构相对比较复杂。2、控制线路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。3、为了操作方便，采用多地控制，实现两地启、停。4、具有完善的电气联锁，并具有短路、零压、过载与超行程限位保护环节根据设计要求我们设计了如图2所示的继电器-接触器电气控制电路图。（二）继电器-接触器电气控制电路图分析与介绍表1为3150KN通用液压机的电磁铁动作顺序表动作程序1Y2Y3Y4Y5Y上缸快速下行+慢速加压+保压泄压回程+停止下
10、缸顶出+退回+压边+动作分析（1）启动 按启动按扭SB2，KM1得电吸合，常开开关KM1闭合，主泵供油，电磁铁全部处于失电状态，主泵1输出的油经三位四通电液换向阀6中位与阀21中位流回油箱，空载启动。（2）上缸快速下行 按启动按扭SB3， KA1得电吸合，其控制的常开开关KA1闭合，电磁铁1Y、5Y先后得电，阀6换至右位，控制油经阀8右位使液控单向阀9打开。进油路：泵1换向阀6右位单向阀13上缸16上腔。回油路：上缸16下腔液控单向阀9换向阀6右位换向阀21中位油箱。上缸滑块在自重作用下迅速下降，泵1虽处于最大流量状态，仍不能满足其需要，因而上缸上腔形成负压，上部油箱15的油液经液控单向阀14
11、（充液阀）进入上缸上腔。（3）上缸慢速接近工件。 当上缸滑块降至一定位置触动行程开关2S后，SQ2失电断开，电磁铁5Y失电，阀8处于原位，液控单向阀9关闭。上缸下空油液经背压阀10、阀6右位、阀21中位回油箱。这时，上缸上腔压力升高，充液阀14关闭。上缸在泵1供给的压力油作用下慢速接近工件。当上缸滑块接触工件后，阻力急剧增加，上腔压力进一步提高，泵1的输出流量自动减小。（4）保压。 当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器KP吸合，常闭开关KP断开，使电磁铁1Y失电，阀6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KM2调整。保压期间，泵1经阀6、阀21
12、的中位卸载。（5）泄压，上缸回程。 保压过程结束，时间继电器KM2发出信号，其控制的常开开关KM2闭合，接触器KA2得电吸合，电磁铁2Y得电，阀6换至左位，同时开关KA2闭合，形成自锁。由于上缸上腔压力很高，液动滑阀12处于上位，压力油经阀6左位与阀12上位使外控顺序阀11开启。此时泵1输出油液经顺序阀11回油箱。泵1在低压下工作，此压力不足以打开充液阀14的主阀芯，而是先打开阀14中的卸载芯，使上缸上腔油液经此卸载阀芯开口泄回上部油箱15，压力逐渐降低。当上缸上腔压力泄至一定值后，液动滑阀12回到下位，外控顺序阀11关闭，泵1供油压力升高，阀14完全打开，此时油液流动情况为进油路：泵1换向阀
13、6左位液控单向阀9上缸下腔。回油路：上缸上腔充液阀14上部油箱15。实现主缸快速回程。（6）上缸原位停止。 当上缸滑块上长至触动行程开关1S，SQ1触点失电断开，电磁铁2Y失电，阀6处于中位，液控单向阀9将主缸下腔封闭，上缸原位停止不动。泵1输出油经阀6、阀21中位回油箱，泵卸载。（7）下液压缸顶出与退回 按下开关SB5,接触器KA3得电，电磁铁3Y得电，换向阀21换至左位进油路：泵1换向阀6中位换向阀21左位下缸17下腔。回油路：下缸17上腔换向阀21左位油箱。下液压缸活塞上升，顶出。电磁铁3Y失电，4Y得电，换向阀21换至右位，下液压缸活塞下行，退回。（8）浮动压边 作薄板拉伸压边时，要求下缸活塞上升到一定位置后，既保持一定压力，又能随上缸滑块的下压而下降。这时，换向阀21处于中位，上缸滑块下压时下缸活塞被迫随之下行，下缸下腔油液经节流器19和背压阀20流回油箱，使下缸下腔保持所需的压边压力。调节背压阀20即可改变浮动压边力。下缸上腔则经阀21中位从油箱补油。溢流阀18为下缸下腔安全阀。（三）选择电气元件对于电气元件的选择，我们应注意以下几点：（1） 根据对控制元件功能的要求，确定电气元件功能的要求，确定电气元件类型。如继电器与接触器，当元件用于通，断功率较大的主电路时，应选择交流接触器；若元件用于切
