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1、金属锯屑挤压机液压控制系统的设计摘要随着现在社会的发展，机械、液压、电气等科学技术的进步，挤压机的应用越来越广泛，渐渐成为机械行业不可或缺的加工机械。本文根据金属锯屑挤压机（又名金属锯屑压块机）的具体结构，进行液压系统的设计。首先，根据金属挤压机的具体工作原理，深入研究液压传动技术，分析其在实际应用中的功能。然后利用不同液压元件的作用，进行合理的连接来实现其所能完成的任务。同时，对PLC技术进行研究，了解各元件的作用。根据设计好的液压传动原理图，画出控制流程图；并根据设计确定I/O点数，选用了合适的可编程控制器，并给出了I/O分配表和I/O接线图，以及编写了PLC控制系统的程序。最后利用FES
2、TO仿真软件对所设计的金属锯屑挤压机液压系统进行了控制系统的仿真，进一步证明了本次设计的控制系统能按挤压机的工作过程进行工作。 关键词：PLC；液压传动；挤压机；FESTO仿真METAL SAWDUST EXTRUSION MACHINE HYDRAULIC SYSTEM DESIGNAbstractWith the development of modern society and science technology, eg. mechanical technique hydraulic electric technique, Extrusion machines used more wi
3、dely, Gradually become an indispensable processing machinery of mechanical industry. According to the metal sawdust extrusion machine (also named metal sawdust press), the specific structure of hydraulic system design. First, according to the concrete work of metal extruding machine, thorough resear
4、ch the principle of hydraulic drive technology, analyzes its in practical application function. Then use different hydraulic components role, reasonable connection to achieve what they can do. At the same time, to study, understand PLC technology to the role of a component. According to design good
5、hydraulic transmission chart, draw a control flow; And according to the design sure I/O points, choose the suitable programmable controller, and gives the I/O allocation schedule and I/O, and compiled the hookup PLC system program. Finally, using the FESTO simulation software for the design of metal
6、 sawdust extrusion machine hydraulic system simulation of control system, further proved the design of control system according to the working process of the extruder. Keywords: PLC； hydraulic transmission；extrusion machine；FESTO simulation目 录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题研究的背景11.2 研究课题所做的工作21.3 课题的意义22 金
7、属锯屑挤压机液压系统设计32.1 液压技术的简介32.2 挤压机的机械结构32.3 压块机工况分析42.4 液压系统图及其工作原理53 PLC的选用和设计73.1 可编程控制器73.1.1 采用PLC控制的优点73.1.2 PLC应用的领域83.2 PLC的选型93.2.1 输入输出I/O点数的估算93.2.2 用户存储容量的估算93.2.3 控制功能的选择93.3 PLC的控制设计103.3.1 PLC控制工作原理103.3.2 PLC硬件的设计113.3.3 PLC软件设计124 金属锯屑挤压机控制系统的仿真154.1 仿真的概况154.1.1 仿真的分类154.1.2 仿真的工具154.
8、2 仿真软件介绍164.3 金属锯屑挤压机控制系统仿真17总结24参考文献25附录26致谢291 绪论1.1 课题研究的背景随着现在社会的发展，机械、液压、电气等科学技术的进步，挤压机的应用越来越广泛，渐渐成为机械行业不可或缺的加工机械。目前挤压技术已经应用于硬质合金、食品工业及机械加工业等诸多领域。利用硬质合金挤压成型技术可生产截面积较小且长度较长的产品，如棒材、管材、带材等。由于采用挤压技术可以获得沿长度方向密度均匀的产品，且生产效率高，因此在硬质合金生产中挤压机技术已经得到普及应用。同时随着挤压机的发展，种类逐渐细化，其产品应用领域不断扩展，使挤压机在国民经济中地位在不断加强。而伴随着资
9、源、能源的缺乏和对环境保护要求的提高，越来越多的节能、减排产品投放到了市场，而金属锯屑挤压机便是其中的一种，它可以将金属锯屑压成块再回炉，不仅减少了对环境的污染，而且给运输带来了方便。在中国,金属锯屑挤压机市场有很大的发展空间，有很高的投资价值，为保护环境，节约能源起到了举足轻重的作用。因此，可以看出金属锯屑挤压机具有很大的发展潜力与极好的市场。金属锯屑挤压机的具体发展方向为：1）智能化送料装置送料量的多少及是否均匀，直接关系到屑块的形状、尺寸及松紧度。现在金属屑挤压机大多无独立送料装置或装置达不到要求，导致屑块形状、尺寸及松紧度差异较大，为了达到均匀稳定送料，可采用振动机重量检测进行控制。2
10、）工艺性好与主机配合完美的金属锯屑挤压机控制系统将会有所发展，它具有友好的人机界面，不占太多的工作空间，便于操作，便于维护，可大大减少操作工人的工作强度。3）良好的工作性能具有较低的噪声、较小的能耗，在高速换向时，利用程序控制、软件来实现对换向冲击的缓冲。4）能够实现从进料到出块全自动的金属锯屑压块生产流水线。5）发展智能化金属锯屑挤压机控制系统。6）应配置屑块智能称重仪，使屑块具有重量即时显示、超重报警、累计重量、累计数量、班次产量等功能。7）发展机电液一体化金属锯屑挤压机。屑块质量好、生产效率高是金属锯屑挤压机的发展方向，现有使用金属锯屑挤压机均成为单一的机械设备。可以综合使用机械、液压、
11、电气控制等技术，发展结构紧凑，元件高度集成，使得液压站的体积大大减小，减少连接管路、液压元辅件，从而使可靠性相应的提高。8）增加出料装置配备出料装置可以避免二次操作，从而节省了时间与劳动强度。9）高效率、低故障率，便于维修这就要求系统结构尽可能的简单，从而降低故障率，并且便于维修。同时要求液压系统反应速度快，行程短。设计须考虑到多尘和高温等环境因素，以减少故障发生。10）全方位的监控运行控制系统。本次研究的金属屑挤压机的应用更为广泛。只要有锯切设备，锯屑的产生就不可避免。如何处理、回收锯屑，尤其是铜、铝材等贵金属切屑，就成为一个必须考虑的问题。如果每天产生大量的锯屑，依靠人工将锯屑装入翻斗车，
12、需要较多人力，既影响环境，又不便于运输、回收。因此，金属挤压机的功用就显得尤为重要，它不仅节约了资源，而且提高了工作效率。1.2 研究课题所做的工作1）问题的提出金属锯屑挤压机是各个机械加工行业不可或缺的辅助设备。随着机械加工行业不断地发展，金属的需求量逐年的增加，随之产生了大量的金属锯屑，而对锯屑的回收就显得更加必要。这就需要有一种专门的工具进行回收，而金属锯屑挤压机的出现，使之得到了解决, 它不仅能节省成本，而且也能节约资源。本次毕业设计所要解决的问题就是设计出这种锯屑挤压机的液压控制系统。2）解决问题所做的工作a.详细分析金属锯屑液压挤压机的工作过程；并根据工作过程，设计能满足工作要求的
13、液压控制系统。b.以设计的液压系统为基础，画出控制流程图；并根据设计确定I/O点数，选用合适的可编程控制器，写出I/O分配表，画出I/O接线图；编写PLC控制系统的程序；c.利用仿真软件对锯屑挤压机进行控制系统的仿真，以检验自己设计的控制系统是否能按挤压机的工作过程进行工作。1.3 课题的意义本文以金属锯屑挤压机为研究对象，在对挤压机的运动分析的基础上，运用所学的液压与电气控制知识，将挤压机的内部控制系统独立设计出来。在设计的过程中，需要对所需知识做进一步的研究，并将金属锯屑挤压机所涉及的知识有机的整合在一起。而在完成这些设计的过程中，培养了自己遇到问题时，思考问题，收集资料，整合问题，最终解
14、决问题的能力。本次毕业设计涉及到了液压传动和PLC方面的知识，这就要求对这两方面的知识比较熟悉，才能正确完成本设计，同时也提高了自己在这两方面解决问题的能力。2 金属锯屑挤压机液压系统设计2.1 液压技术的简介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、辅助元件和液压油。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
15、量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀等；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、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。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化、微型化、智能化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制的技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及计算机控制等开发性研究方面成就更大。液压设备以其“柔性”的动力和单一的直线驱动力，使系统具有较长的生命和较高的工作效率，加上液压设备与PLC结合很容易实现压力、行程、速度及自动、半自动循环工作控制，已成为成型机械首选驱动方式。本次设计的金属锯屑挤压机充分综合这些特点，利用PLC控制液压机械，将散碎的锯屑挤压成
