基于PLC控制的雨伞试验机气动系统设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 5 ． 2 0 1 6 d o i l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 1 4 基于 P L C控制的雨伞试验机气动系统设计 张 帆， 冯艳宏 天津冶金职业技术学院 机械工程系， 天津 3 0 0 4 0 0 摘要 在制造行业中， 质量是产品的生命， 也是提升产品竞争力 、 赢得客户信任的重要保证。晴雨伞属于销量很大的日用消费品和 时尚休闲用品， 如果生产出的雨伞在开伞和撑伞中的任何一个环节中出现问题就会影响产品的信誉及销售， 因此产品的检验十分重 要。该文详细地介绍了一种基于P L C控制的雨伞试验机的气动系统设计及P L C控制方法。 关键词 雨伞试验机； 气动系统； P L C 控制 中图分类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 5 0 0 5 3 0 3 Pn e u ma t i c S y s t e m De s i g n o f Umb r e l l a Te s t e r Ba s e d o n PLC Co n t r o l Z HA NG Fa n， F ENG Y a n h o n g T i a n j i n Me t a l l u r g i c a l V o c a t i o n t e c h n o l o g y I n s t i t u t e ， De p a r t me n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， T i a n j i n 3 0 0 4 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t I n ma n u f a c t u r i n g i n d u s t r y , t h e q u a l i t y i s t h e l i f e o f t h e p r o d u c t ， a n d i t i s a l s o t h e i mp o r t a n t g u a r a n t e e t o p r o mo t i o n p r o d u c t c o m- p e t i t i v e a b i l i ty a n d wi n t h e c u s t o me r s t r u s t ． Umb r e l l a b e l o n g t o l a r g e s a l e s c o n s u me r g o o d s a n d f a s h i o n p r o d u c t s ， a n y o n e p a rt o f the p r o b - l e m wi l l a ffe c t the r e p u t a t i o n a n d s a l e s d u r i n g p r o d u c t i o n ． Th e r e f o r e ， i t i s v e r y i mp o r t a n t t o t e s t t h e p r o d u c t ． T h i s p a p e r d e t a i l e d ana l y z e s the d e s i g n o f p n e u ma t i c s y s t e m a n d P LC c o n t r o l me t h o d s o f u mb r e l l a t e s t e r b a s e d o n P L C c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s u mb r e l l a t e s t e r ； p n e u ma t i c s y s t e m； P L C c o n t r o l O 绪论 在制造行业中， 质量是产品的生命 ， 高质量的产品 也是提升产品竞争力、 赢得客户信任、 获取稳定销售渠 道的重要保证。而产品在加工生产过程中不可避免会 有不合格产品， 所以对已加工过的产品进行检验十分 的重要。晴雨伞作为销量非常大的日 用消费品和时尚 休闲用品， 已进人大规模工厂生产阶段。由于晴雨伞 是直接面对最终消费者的产品， 生产出的雨伞在开伞 或撑伞中的任何一个环节中出现问题就会影响到厂家 在广大消费者心 目中的地位 ， 从而退 出消费者的考 虑 范围， 直接影响到产品的信誉及销售， 因此产品的检验 十分重要。为了能提高大批量产品的生产检验效率， 提高 自动化程度 ， 基于P L C控制的雨伞试验机应运 而生 。 本文设计的雨伞试验机同时具备气一 电控制系统 的优点， 采用气体作为动力源， 生产成本低 ， 检验速度 快， 结构简单 ， 可控性好能， 使用可靠 ， 通过P L C 程序实 现 自动开伞和自动撑伞的模拟动作 ， 能完成晴雨伞无 故障连续开关次数实验。 1 雨伞试验机气动系统工况分析 图1 所示为雨伞试验机工作示意图， 它可以连续模 收稿 日期 2 0 1 6 0 卜0 7 作者简介 张帆 1 9 7 6 - ， 女， 河南南阳人 ， 讲师 ， 硕士 ， 主要从事液压与 气动的教学工作。 拟 自动开伞和自动撑伞动作 ， 完成晴雨伞无故障连续 开关次数实验。其工作要求为 当按下启动按钮， 实现 一 个工作循环 ， 即撑伞气缸动作， 其活塞杆缩回合伞， 当完全缩回到位时压下磁l生开关B 1 ， 开伞气缸动作， 活 塞杆伸出压下开伞按纽， 延时1 s 后 ， 撑伞气缸活塞杆伸 出撑开雨伞 ， 同时开伞气缸缩回复位 ， 以等待下一次开 伞试验。 图 1 气动雨伞试验机 工作示意图 2 雨伞试验机气动系统的设计 2 ． 1拟定雨伞试验机气动控制方案 由以上工况可知， 两气缸的动作流程为 撑伞气缸 缩回 开伞气缸伸出 撑伞气缸伸出 开伞气缸缩 回。结合 自动化生产的需要 ， 其气动回路设计方案 如下 5 3 ～ ～ 斤 液 压 气 动 与 墨p 鱼 ／20 1 6年 第 0 5期 1 调压回路 通过气动二联件中的减压阀对整个 回路的压力进行调节 ， 并保持稳定输出。 2 换向回路 通过两个两位五通单电控电磁阀来 实现两气缸的换向。 3 调速回路 为了保证开伞气缸和撑伞气缸的运 动平稳性， 减少冲击， 可通过单向节流阀来调定其伸出 速度， 同时考虑到其气动回路的稳定性 ， 可设计成排气 节流调速回路。 4 Jl 序动作回路 该气动系统可通过 1 个磁性开 关控制电磁阀的换向， 从而控制2 个气缸的顺序动作 要求 。 5 延时回路 该气动系统可通过时间继电器控制 电磁阀的换向时间， 整个动作过程通过P L C 控制系统 实现 。 2 ． 2 绘制雨伞试验机气动 系统工作原理图 见图2 图2雨伞试验机工作原理图 根据以上分析 ， 雨伞试验机气动 回路原理图如 图2 所示。其回路工作过程为 按下启动按纽 ， 1 Y A “ ” ， 撑伞气缸缩出， 压下磁性开关B 1 ， 2 Y A “ ” ， 开伞气缸伸 出， 延时 1 s 后 ， 1 Y A “ 一 ” ， 撑伞气缸伸 出， 同时 ， 2 Y A “ 一 ” ，开伞气缸缩回复位 ， 完成一次开伞试验。 3 雨伞试验机P L C 控制系统设计 3 ． 1绘制雨伞试验机系统的电气控制回路图 根据雨伞试验机工作过程绘制出如图3 所示的电 气控制图， 常态下撑伞气缸伸出， 开伞气缸缩回， 当按 54 下启动按钮S B 1 后， 继电器 K Z “ ” _ 电磁阀 1 Y A “ ” 撑 伞气缸缩回 ； 当撑伞气缸活塞完全缩回时， 磁性开关 B 1 接通 电磁阀2 Y A “ ” 开伞气缸伸出 ， 同时时间继 电器K T “ ” 记时 1 s 后， 1 Y A “ 一 ” 撑伞气缸伸出 磁 性开关B l 断开， 2 Y A “ - “ 开伞气缸缩回 。 4 v 1 2 3 4 图3 雨伞试验机电气控制图 3 ． 2 编写 l ／ O地址分配 根据系统的要求， 编制I ／ O分配表如表 I 所示。 表 1 I ／ 0分配表 P L C地址说 明 1 0 ． 0 m 1 0 ． 2 启动按钮s B 1 停止按钮S B 2 磁性开关B I 撑伞气缸缩回限位 输Q O ． 1 电磁阀1 Y A 撑伞气缸缩回 出 Q 0 ． 2 电磁阀2 Y A 开伞气缸伸出 3 ． 3 绘制 P L O控制外部接线图 见图4 S 五 l S 8 2 Dl I N l o t r r 卜一 苴 L ． P ．一 i o ． o Q o． o J - 一 1 0． 1 ■ 畸 - Q O ． 1 _ - { ‘ 一 I O． 2 L I 图4 P L C外部接线图 3 ． 4 编写P L C程序 见图5 1 Y 2 Y l 1 T 1 o 1 M2 ， 卜 ， 卜 图5 P L C程序 图 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．0 5 ． 2 0 1 6 d o i l O ．3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ．0 5 ．0 1 5 数控液压缸控制性能的仿真与试验研究 顾长明， 王 品， 张宏宇， 郑国梁 北京航天发射技术研究所， 北京 1 0 0 0 7 6 摘 要 某型号数控液压缸是一种闭环伺服执行元件 ， 因其具有很高的定位精度， 被应用于各类精密控制的仪器设备中， 满足设备动作 的精度、 速度要求。该文建立了数控液压缸仿真模型， 通过仿真分析得知其控制精度随输入压力增加及步进电机驱动速度降低而提 高 ， 响应速度随输入压力增加及步进电机驱动速度增加而提高。另外 ， 设计了数控液压缸控制性能试验并通过此试验验证， 在不同输 入压力和步进电机驱动速度下， 测试数控液压缸均具有较好的响应能力和控制精度。 关键词 数控液压缸； 控制性能； 仿真； 试验 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 6 0 5 0 0 5 5 0 4 S i mu l a t i o n a n d E x p e r i me n t a l Re s e a r c h o n t h e Co n t r o l P e r f o r ma n c e o f t h e Di g i t a l Hy d r a u l i c Ac t u a t o r GU C h a n g - rui n g， W ANGPi n， Z HA NGHo n g - y u， Z HE NG Gu o l i a n g B e ij i n g I n s t i t u t e o f S p a c e L a u n c h T e c h n o l o g y , B e ij i n g 1 0 0 0 7 6 ，C h i n a Abs t r a c t Th e d i g i t a l h y d r a u l i c a c t u a t o r i s a c l o s e - l o o p s e r v o c o n t r o l c o mp o n e n t wh i c h h a s b e e n wi d e l y a p p l i e d i n v a r i o u s i n s t r u me n t s a c q u i r i n g h i g h c o n t r o l a c c u r a c y d u e t o i t s e x c e l l e n t p o s i t i o n i n g p r e c i s i o n ， s a t i s f y i n g b o t h t h e d i s p l a c e me n t a n d t h e v e l o c i t y p r e c i s i o n r e q u i r e - me n t s ． Th e s i mu l a t i o n mo d e l Wa S b u i l t i n t h i s p a p e r a n d c o n s e q u e n t l y t h e t h e o r e t i c a l c o n c l u s i o n wa s o b tai n e d t h a t t h e c o n t r o l a c c u r a c y and r e s p o n s e c a p a b i l i ty wo u l d i mp r o v e wi t h h i g h e r i n p u t h y d r a u l i c p r e s s u r e a n d d r i v i n g s p e e d o f t h e s t e p e l e c t r i c mo t o r ． Al s o ， a l l e x p e r i me n t me t h o d WaS p r o p o s e d f o r the d i g i tal h y d r a u l i c a c t u a t o r t o me a s u r e i ts p e rfo r ma n c e u n d e r c l o s e l o o p c o n t r o 1 ． Th e d i g i tal c y l i n d e r WaS v e r i - fl e d t o p o s s e s s o u t s t a n d i n g c o n t r o l a c c u r a c y an d r e s p o n s e c a p a b i l i ty un d e r v a r i o u s i n p u t h y d r a u l i c p r e s s u r e a n d d r i v i n g s p e e d o f t h e s t e p e l e c t r i c mo t o r t h r o u g h t h e e x p e r i me n t ． Ke y wo r d s d i g i tal h y dra u l i c a c t u a t o r ； c l o s e - l o o p c o n t r o l ；s i mu l a t i o n；e x p e f me n t O 前言 数控液压缸是一个闭环伺服执行元件， 因其 自身 具备很高的定位精度， 被广泛应用到各类精密控制的 仪器设备中。我所研制的数控液压缸应用于某转载平 台设备液压系统中， 实现转载平台设备空载及带载情 况下的升降、 平移 、 偏摆、 俯仰的姿态调整。经长期使 用， 性能可靠， 满足定位精度、 运动速度等的要求。 本文对该数控液压缸的控制性能进行研究， 通过 收稿日期 2 0 1 6 - o l - o 7 作者简介 顾长明 1 9 8 1 一 ， 男 蒙古族 ， 辽宁新民人 ， 工程师， 学士 ， 从 事液压元件与系统研究。 仿真和试验分析数控液压缸 自身控制性能， 在输人压 力从高到低 ， 步进电机输入频率从低到高两个条件变 化情况下， 分析和验证数控液压缸响应能力， 包括在各 种工况下的响应时间与定位精度。 1 数控液压缸建模与分析 数控液压缸结构原理如图1 所示 ， 给步进电机输入 一 定的脉冲， 电机的轴即输出一个角位移， 电机轴通过 联轴套带动液压缸控制阀芯转动， 这样本来在平衡位 置的阀芯相对液压缸偏移， 使液压缸的无杆腔与进油 或回油连通 这取决于步进 电机 的转 向 。当液压缸无 杆腔与回油相通时， 有杆腔与高压相连 ， 活塞杆在油压 4 总结 在制造行业中， 产品的质量检测非常重要 ， 尤其 是对大批量的产品生产 ， 更要求检测产品的速度快 ， 工作周期短。该气动雨伞试验机通过 P L C 控制的气 动系统实现了晴雨伞 自动开伞和撑伞动作 ， 加快 了 检测速度 ， 并且结构简单 ， 成本低 ， 达到了预期 的设 计要求。 参考文献 [ 1 】 张帆． 液压与气动技术及应用【 M] ．北京 中国铁道出版社，2 0 1 4 ． 【 2 】 殷庆纵， 李洪群． 可编程控制器原理与实践[ M 】 ． 北京 清华大 学出版社， 2 0 1 0 ． 【 3 】3 罗洪波， 曹坚． 液压与气动系统应用与维修[ M 】 ． 北京 北京理 工大学出版社， 2 0 0 9 ． 【 4 】 S M C 中国 有限公司． 现代实用气动技术【 M ] ． 北京 机械工 业出版社， 1 9 9 8 ．