基于PLC的铜线装载系统液压设计.pdf

液 压 气 动 与 密 ／ 2 0 l 1年 第1 0期 基于 P L C的铜线装载系统液压设计 吴 生彪 王祖麟 陈 辰 江西 理 大学 机 电_ lI 程学 院 ， 江西赣 州 3 4 1 0 0 0 摘要 针列现有锏线装载 【 J 孚的复杂 缺陷 ， 设 计了一 种基于 P I C的铜线 装载液 系统 。 根 用途分析 _r 铜线 装载的动作m环及 I 作 ， 没汁了铜线装载液 系统 及 P L C控制电路 。该装载液 系统结构简 ， 运行平稳， 精度满足 [ i ／d - 求， 澉n 系统 f 1 1 } 】 I l| 控制系统简单可靠。 关键词 液 原理设 十； P I C； 控制系统 ； 装载 中图 分 类 号 T H1 3 7 ． 9 文献 标 识 码 A 文章 编 号 l 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 l 0 - 0 0 3 2 0 4 Ba s e d o n PLC Co p pe r W i r e Lo a d i n g S y s t e m H y d r a u l i c D e s i g n WU S h en g -b i u WA NG Zu l i n CI t EN Ch e t Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l En g i n e e r i n g Co l l e g e， J i a n g x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y， Ga n z h o u 3 4 1 0 0 0， C h i n a Abs t r a c t Cop p e r l o a d i n g p r o c e s s f r t he c o mpl e x i t y o f t h e e x i s t i n g d e f e c t s ． d e s i g n of a P LC- t a s e t e n t pe r l o a di ng h y I r a u l i s y s l l Us e of a 1 l } J e r wi r e un de r t he a t i o n cy c l e o f l o a d i n g an d wo r ki ng p r i n c i p l e， d e s i g n t he c o pp e r l o a di n g h y I l r a u l i s y 『 I 1㈤ 1 P1 C ‘ ⋯ e i l e u i t ． F h e h y d r a u l i c l o a d i n g s y s t e m i s s i m p l e ，s m o o t h o p e r a t i o n ．p r e c i s i o n t o m e e t t h e j o b r e 1 u i r e m e t 1 ．t i n h y d r a u l i s y s h ⋯ a nd PLC c o n t r ol s ys t e m i s s i mp l e an d r e l i a bl e． Ke y W o r d s h y h a u l i e p r i n c i p l e s o f d e s i g n ； P I C c o n t r o l s y s t e m； l o a d i n g 0 引言 随荇牛产效率的大幅度提高 ，铜线装载工序 得 收稿 日期 2 0 l 1 0 4 2 I 作者简介 吴 彪 1 9 8 2 一 ， 男 ， 安徽安庆人 ， 在读研究生 ， 研 究方向 嵌入 式 系统及智能 自动化 4 结论 铰接 系统 是 盾 构 掘进 机 的重 要 组 成 部 分 之 一 ， 承 担 着盾 构 曲线 掘 进 的晕 要任 务 。通 过 铰接 系 统进 行盾 构 姿 态调 整 ， 以提 高工 程 质量 ， 保 证 盾构 机 严格 按 照 设计中心线进行施上 ， 也提高了施工速度 。 通过仿真结果说 明盾构铰接液压 阀组在流量特性 方 l口 『 以满足盾构铰接工作 的要求。此建模仿真结果 对我们进行实际的铰接液压 阀组试验具有一定的借鉴 意 义 参 考文献 ⋯ 馈 ， 傅德H 』 J ， 哭学松． 盾构施j - 技术[ M 1 ． 北 京 人民交通 { J j 版 32 尤 为 重要 ，原来 的叉 车 和起 重 机想 结 合 的搬 运 力 ‘ 重 影 响 产 品 的生 产 速度 ， 采 川 P I C控 制 的液 系 统操纵控制方便 、 重量轻 、 体积小 、 运动惯忭小 、 反应述 度 快 、 很 容易 实现 机 器 的 自动化 ， 1 采 川 l 乜 液 联 控 制 后 ， 小 仅 町实 现 更高程 度 的 [ j 动控 制过 程 ， l I ． I J ’ 以实 现遥控。 P L C能够提供高速的传输 ， P L C提供” 椭 用” ， 不用繁琐的拨号过程 ． 接入电源就等于接入网络 社 ． 2 0 0 9 ． I 2 1 郑志敏． 盾构推进系统 没{ 1 ‘ ⋯． 1燧道矬没 ， 2 0 0 6 8 ． 【 3 J 杨乃川． 盾构机 l} J 的铰接装置⋯． 筑饥械， 2 0 0 3 4 ． 李全社 ， 于翔． R O B B I N S盾 十 勾 饥液 系统 成 及 l 。 分 析【 J l _ 圈防交通工程 技术 ， 2 0 1 0 6 ． 【 5 】 壮云． 液 压气动 液力j 程 手册l M J E f tr l 、 l f I I 版 社 ． 2 0 0 8 ． 【 6 l 杨华 勇， 龚 国芳 ． 盾构掘 进机 及j 液 技 术的J 、 ll l J 1 ． 液J l i C 动与密封， 2 0 0 4 1 ． 【 7 ] 余佑官 ， 龚囤芳 ， 胡H 良． A ME S i m仿 技 术及j 淑 系统 中的应用⋯． 液压气动 密封 ， 2 0 0 5 3 ． 1 8 l 李水堂 ， 雷步芳 ， 高雨茁． 液 系统建恢 j 仿； t - l M1． ， I L 冶金 1 、 I U版社 ． 2 0 0 3 ． Hv dr a ul i c s Pn eu ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 0． 2 01 1 1 S I MA T I C S 7 3 0 0控 制 器 主 要 部 件 结 构 S 7 3 0 0 具有较强 的控制功能 和较 强的运算 能力。 它不仅能完成一般 的逻辑运算 ，也能完成 比较复杂的 三角函数 、 指数和 P I D运算。工作速度 比较快 ， 能带 的 输入输出模块的数量也 比较多 ，输入和输出模块的种 类也 比较多 ， 西 门子 S 7 3 0 0的电源和中央处理器的结 构如图 1所示。 臣亟固 C P U 3 1 5 Ⅷ2 RUN P I l MRE S i M P I OP 图 1 P L C 主 曼硬 件 结构 图 电源 P S 3 0 7包括 2 4 V DC指示 、 电压选择开关 、 2 4 V 通／ 断开关 、 系统电压接线端子 、 2 4 V D C输 出端子 、 系统 电压和保护接地系统的接线端 、直流 2 4 V输 出电压接 线 端 子 ；中央处 理 单元 C P U的结 构 依 次是 指 示灯 S F 一系 统 故 障 、 B A T E 电 池 故 障 、 D C 5 V 指 示 、 R U N ／ S T O P；开关 R U N ／ R U N P 、 ／ S T O P ／ MR E、 MP I 通讯接 口、 D P通讯接 口、 电源接线端子 、 存储卡插座 、 电池盒电源 PS 3 0。 2 装 载平 台的结构组成 铜线装载平 台是用于将生产好 的铜线顺利装载 到 运输车 ，它采用液压传动方式 ，能够实现 自动实行升 降 ， 左右旋转移动 ， 它的结构中含有 驱动系统 、 控制 系 统 、 检测装置和执行机构 ， 执行机构包括液压驱动的夹 紧机构 、 升降机构和旋转机构 3 系统设计流程 系统的设计要 满足在初始状态下 水平液压缸处 于伸 出位 置 ， 升降液压缸处 于上升 ， 抓手 松开状态 ， 按启动按 钮 ， 系统首先 检测是否有 铜线 ， 如果装 置 中 没有铜线 ， 则发 出报警 信号 按 消警 按钮可 以消除报 警 ， 有铜 线后按启动按 钮 ， 则水平 液压缸缩 回 ， 升降 液压缸下降 ， 抓手紧缩 ， 液压缸上升 ， 水平液压缸伸 出 后再下 降 ， 触下降 限位 开关 ， 松开抓 手将铜线放 入装 载装 置中【2 J 。 接 下来进行 下一 次循 环 ． 其流程 图如 图 2 所 示 图 2装载系统设计流程图 4 系统 的液压设计原理 如 图 3所示 ， 为了满足 以上 的控制要求 系统采用 图 3铜 线 装 载 系 统 液 压 原 理 图 双向液压马达实行工件的往返走位 ，其 中小流液压泵 执行空载动作 ， 大流量液压泵执行满载动作 ． 双泵 的最 高压力分别 由溢流阀设定并通过压力表观测 ，当系统 各执行器的控制阀处于 H型位时，各执行器 的位置保 持不变 ， 系统保压 ， 双泵卸 ， H型三位 四通换 向阀主要 是实现液压泵的卸载 ， 流回油箱 ， 当夹紧装置靠近铜线 材时 ， 利用调速阀控制主动缸活塞的速度 ， 以求实行平 稳夹紧， 为了使升降缸不因活塞和其他部件 自重下滑 ， 在缸的下部设置平衡 阀让其开启压力稍高于升降缸的 33 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 l O期 活塞和部件 自重形成的下腔背压 ，同时用单 向阀串接 形成的液压锁对个液压缸实行紧缩控制 ．另外夹紧缸 左右两侧的液压缸要求同步操作 ，串接 的单 向节流阀 是为了实现液压缸 的单 向节流同步 ，采用的储能器是 维持系统的压力 ． 补偿系统的泄漏[ 3 1 。 5 硬件 的组态与选 型 5 ． 1 硬件 的配 置与 I ／ O 接线 本系统的升降液压缸 、伸缩液压缸 、旋转液压马 达 、 抓紧液压缸等硬件装置所需 P L C 1 3个输出点 、 另外 系统所需包括启动按钮 、 停止按钮 、 消警按钮 、 急停按 钮在内的 P L C输入接点为 1 1个 ， 其硬件配置如下 C P U 3 1 5 2 D P模 块 一 块 ，订 货 号 6 E S 7 3 1 5 2 AFOO OABO； P S 3 0 7 5 A电源模块一块 ，订货号 6 E S 7 3 0 7 1 EAO0一OAAO S M3 2 1 D I 3 2 D C 2 4 V数字量输入模块一块 ，订货 号 6 E S 7 3 2 1 1 B L 8 0 一 O A A O； S M3 2 2 D O 3 2 D C 2 4 V数字量输出模块一块 ，订货 号 6 E S 7 3 2 2 1 B L 8 0 一 O A A O； D C 2 4 V 1 0 A 电源一块 ； 其中数字量 I ／ O单元的输入单元 S M3 2 l 包含 1 6 x 2 4 V D C 1 6点输入 、 l 6点／ 组 电隔离 、 1 信号 1 3 ～ 3 0 V 0 信号 一 3 ～ 5 V、 输入 电流 7 m A、 具有 中断能力 、 功耗 3 ． 5 W 电缆 6 0 0 1 0 0 0 m；输出单元 S M3 2 2包含1 6 x 2 4 V D C ／ 0 ． 5 A、 1 6点 输 出 、 8点／ 组 电 隔离 、 1信 号 输 出 L 一 0 ． 8 V 电流 5 0 0 m A、 0信 号 电流 0 ． 5 mA、 功耗 4 ． 9 W、 电 缆 6 0 0 1 0 0 0 m t 4 模块一 ， 其中 I ／ O部分分布如图 4所示 ， P L C外 围接 线如 图 5所示 。 电 址 她 5 ～ } 蔫 基 0．4 lBOOL I浅 璀 缸 程 _量 l使 0 ． 6 l B O O L j鞭压 茬蕞 端 0 ． T l B O O L I撒崖 茬l量者、瑞 I ． 6 l B O O L l 压雠 紧状态 } 妻 i．T IBOOL }液 虞 缸 放 稻 秩 卷 ⋯ 0．0 lBOOL 首 动 启 动 横 并 0 ．I iB O O L i羊动詹 嵇轲常并 O ． 2 ；B O O L 横 _常f } I 0 ． 3 lB O O L j弹正磺锚 葡 1 ． 0 iB O O L i手动 羹 1．1 lBOOL 羊 动 上 l升 1．2 lBOOL j手 动 茬 摧 1．3 lBOOL I手 动 看 雒 1 ．4 IB O O L l羊动关紧 1 6 。鹾 I 1． 5 B O O L }砸 转 台 肴 工 往 0 0 ． 0 B O O L l鞭 醢 _下 雠 0 0 ． 1 B O O L 液雠 上升 0 0 ． 2 B O O L 液 瓣 0 0 ． 3 B O O L ；鞭崖 若鹾 O 0 ． 4 B O O L j谖磋缸抓j 羹 一 Q 0 ． 5 B O O L I 雎缸l放橙 T I T I M E R }衙鹾 秫鬻定时 器 T 2 T I eR 疆 缸蔽秘 f _鞣⋯ Q 0 ． 6 B O O L } 詹劫横j 箍 指示灯 Q 0 ． T B O O L i {葶 茁 糯撩i 0 1 ． 0 B O O L 报馨嚣 Ⅲ0 - 0 B O O L j 目 动詹动标志 Ⅲ0 ． 1 B O O L I l停正标 ⋯⋯ ⋯ H 0 ． 2 B O O L i 二 l圈姑姑巢 卷 3 4 图 4线装载系统 P L C的部分 I／ 0分布图 e 』 0 4 I1 0 1 0 9 1 0 8 1 0 7 l 06 1 0 5 1 0 3 1 0 2 1 0 I 1 0 0 L C P H3 1 5 ,4 0 0 9 Q l 0 Q l I Q I 2 Q 0 7 2 L I M o 0 i -6 0 6 O O 5 O 0 4 Q 0 3 Q 0 2 q J I Q 0 0 I I 是 ．． 畸 畸畸畸 畸{ 图 5铜线装载控制 系统 的外围接线图 5 ． 2软件 的设 计 软件的设计包括 主程序、 启动标志及停止按钮指示 灯程序、 停止标志及启动按钮指示灯程序 、 急停程序和报 警输出和消警程序， 部分主要程序控制如图 6 所示。 mi L 2 0 0 M 6 B I 啊 5 S Y 加 Y 4 R Y 0 Y 0 B T B 6 S T M A1 R 1 M N 0P 0 L 20 0 Y A4 S D TI Yl R T1 L 20 0 Y 4 图 6软件设计部 分控制程序 岛 彝 ， r 鞯 { 杯 拼 t 期 ． ⋯ 苷 越 藩 刖 ， l 糍 弛 _ 0斌 引 摊 耪 i “ 琏 z r 雕弹 6 系统通讯组态 本 系 统采用 西 门子 T P 2 7 0触 摸屏 和装 有 Wi n c c fl e x i b l 组态软件和 S E T P 7编程软件 的工控机作 为上位 机 ， 西门子 S 7 3 0 0 P L C作为下位机， P L C一方面要对整 个过程进行 控制 ． 另一方面 ， 还要 通过 P R O F I B U S 通 信总 线与触摸屏进行通信 ， 接受操作者发出的命令 ， 在 Wi n c c fl e x i b l 中实现 P L C和触摸屏通讯连接如图 7所示。 图 7 H MI 设备与 P L C连接 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 ． 1 0 ． 2 0 1 1 C S P连铸连轧生产线液压系统 油液在线监测系统的设计与研究 张 伟 黄 志坚 翟少春 1 ． 广东工业大学机 电工程学 院 广东广州 5 1 0 0 0 6 ； 2 ．广州机械科学研究院 广东广州 5 1 0 7 0 0 摘 要 基 于传统 的 C S P连铸连轧生产线 液压 系统 的油液监测都是送样到实验室中检测 ， 进行油液理化指标 、 污染度和磨损颗粒分析 ， 从 而不能很好的对油液和机械设备 的状 态实时监测 。为了克服油液离线检测的局限性 ， 文 中提 出了液压系统 油液在线监 测的新思路 ， 并对系统的设计 、 开发进行相关 的研究 。 关键词 液压 系统 ； 在线监测 ； 设计 ； 开发 中图分类号 T P 2 7 7 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 1 0 0 0 3 5 0 3 De s i g n a nd Re s e a r c h o f Oi l On l i n e M o n i t o r i n g S y s t e m o n t h e Hy d r a u h c S y s t e m o f CS P S l a b Co nt i n ue s Ca s t i n g a n d R o l l i n g Li n e Z H AN G We i HU A NG Z h i - j i a n ‘ Z H AI S h a o c h u n 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 ，C h i n a ； 2 ．G u a n g z h o u Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Gu a n g z h o u 5 1 0 7 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h e p a s t ， w e s e n t t h e o i l s a mp l e s t o t h e l a b t o a n a l y s i s p h y s i c o c h e mi c a l p r o p e r t i e s ， c l e a n n e s s a n d w e a r p a rti c l e s ， S O a s t o mo n i t o r t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f C S P s l a b c o n t i n u e s c a s t i n g a n d r o l l i n g l i n e ， h o w e v e r ， t h i s me t h o d c a n’ t p r o v i d e r e a l t i me mo n i t o r i n g ． I n o r d e r t o o v e r c o me t h e l i mi t a t i o n s o f o i l o ffii n e d e t e c t i o n ． t h i s a rt i c l e p u t f o r w a r d a n e w w a y s t o mo n i t o r t h e h y d r a u l i c s y s t e m， a l s o d o r e l a t e d r e s e a r c h a b o u t t h e s y s t e m’ S d e s i g n a n d d e v e l o p me n t ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c s y s t e m ； o n l i n e mo n i t o r i n g ； d e s i g n； d e v e l o p O 引言 随着国民经济的发展 ．液压技术在机械制造及汽 车行业 、 能源与冶金行业 、 铁路 和公路工程 、 工程机械 、 收 稿 日期 2 0 1 1 - 0 4 2 5 作者简介 张伟 1 9 8 5 一 ， 男 ， 湖北 黄石人 ， 硕 士研究生 。研究领域 机电 液 、 设备 故障诊 断。 轻工 、 纺织及化工机械 、 航天航空工程 、 武器装备 、 特种 设备及公共设施 中得到广泛的应用I ” 。 在 C S P连铸连轧 生产线液压系统中，液压油是一种非常重要的动力传 输介质 ， 同时起到润滑和冷却的作用 。在生产实践 中． 液压系统 7 0 ％的故障是由于液压油的污染造成的 。因 此 ， 对液压 系统 中的油液进行实时监测 ， 可 以及时反映 油液的性能和设备的工况 ，有效地预防轧机生产线因 7 结束语 参 考 文 献 以西门子 P L C 为基础的铜线装载系统 ，采用高度 的 自动控制技术 、 液压技术和通讯技术 ， 克服了传统的 以继 电器为基础的控制系统 响应时间慢 、 控制精度低 、 可靠性差等缺点 ， 利用 S E T P 7的梯形图编程软件 ， 使得 程序的设计更为简易 ， 操作起来也极为方便 ， 大大提高 了系统的稳点性 ， 促成连铸连轧生产线效率的提高 ， 同 时利用 P L C的在线修改功能 ， 可以实现不同的控制 ， 从 而简化硬件 电路 ，缩小控制装置的体积的同时还增强 了控制系统 的功能【 5 J 。 【 1 】 马笑潇． 深入 浅出西 门子 S 7 3 0 0 P L C [ MI ． 北京 北京航空航天 大学出版社 ． 2 0 0 4 ． [ 2 】 李粤． 液压 系统 P L C控制[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ] 张利平 ． 现 代液压 技术应 用 2 2 0例【 M】 ． 北京 化学 工业 出版 社 ． 2 0 0 9 ． [ 4 ] 胡建． 西门子 S 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C工程应用【 M】 ． 北京 北 京航 空航 天大学出版社 ． 2 0 0 8 ． [ 5 】 朱绍 胜． 车床液压 系统 P L C控制 系统 设计【 J J ． 流体 传动 与控 制 ． 2 0 1 0 3 ． 3 5