液压缸压力测试实验台控制系统设计【字数：15176】
摘 要液压传动装置与传统机械传动装置相比，因其优越性能而逐渐应用于工业生产制造中。液压缸作为执行部件，直接与机器的执行机构想接触，用于传递运动和力。因此它的输出压力是决定液压产品质量的关键。随着国家发出了迈向制造业强国的口号，越来越多的企业开始注重如何提高产品质量的方式和方法。液压缸压力测试系统的设计就是为了提高产品的质量而设计的。首先对本次的课题液压缸压力测试试验台控制系统设计做一个具体的分析，明确它的控制要求和工作原理。之后制定具体设计方法和设计思路。它的主要工作流程是缸体在PLC控制下往复运动，若活塞杆碰到限位开关时保压的话。压力传感器将检测好数据传递给PLC进行处理和采集，最后在组态软件中显示出来。因此打算采用信捷PLC编写程序和配备相应的液压装置，从而实现压力检测的控制要求。通过组态软件显示液压缸的输出压力，为操作人员提供一个结构简单、容易理解和性能优越的压力测试平台。
Key words：Hydraulic cylinder; ControlSystem; XinjiePLC; PressureSensor; Configuration Software 目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的与意义 1
1.2 课题研究的基础、现状与趋势 1
1.2.1 国外研究进展 2
1.2.2 国内研究进展 3
1.3 课题研究内容 4
2. 控制系统总体方案设计 5
2.1 系统总体结构设计 5
2.2 控制系统方案的设计 5
2.3 组态显示界面的设计 6
2.4 经济性与环境性 7
3. 控制系统硬件设计 8
3.1 PLC的选择 8
3.2 PLC端口的详细分配 9
3.3 PLC扩展模块的选择 10
3.4 液压泵的选择 11
3.5 驱动液压泵电机的选型 12
3.5 接触器的选型 12
3.6 压力传感器的选型 13
3.7 液压系统原理图 15
4. PLC控制程序的编写 16
4.1 PLC设计思路 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.2 PLC 程序 16
4.2.1 PLC扫描区梯形图的编写 18
4.2.2 手动/自动流程的选择 19
4.2.3 手动总控流程 19
4.2.3 自动控制流程 22
5. 组态软件 27
5.1 组态软件概述 27
5.2 组态软件的选型 27
5.3 组态软件界面的设计 27
5.3.1 组态软件登录界面的设计 28
5.3.2 参数设置界面的设计 29
5.3.3 组态软件主画面设计 30
5.3.4 手动/自动测试界面设计 30
5.3.5 数据报表和趋势曲线界面设计 31
结束语 33
参考文献 34
附录1. PLC命令语编程 35
附录2. PLC软元件注释表 40
附录3. 程序流程图 42
附录4. PLC程序梯形图 43
附录5. 接线原理图 53
附录6. 液压原理图 54
附录7. 元器件清单 55
附录8. 元器件布置图 56
致谢 57
1. 绪论
1.1 课题的目的与意义
回收到的液压缸以及长时间使用后的液压缸,由于在使用场合上可能存在大的压力，和长时间工作导致寿命损失或者压力泄漏等问题。因此运行中液压缸都需要进行压力检测。本次设计的压力实验台系统，给定压力是不超出20MPa的。根据以上条件，首先明确控制要求，通过PLC编程控制液压泵和液压阀驱动液压缸输出压力。与此同时保压环节压力传感器将测量的结果传递给PLC,从而实现检测缸的出口压力的大小是否发生变化。
液压系统被普遍的应用于工业生产中。它的工作原理是：电机的转动使得液压泵输出油压，油液经过回路作用于液压缸，产出实际作用于生产对象的负载压力。但是在这一系列的过程中我们很难保证液压缸的实际输出压力是否符合标准。所以本次设计可以方便我们实时检测液压缸的出口压力。这不仅可以提高液压产品的加工质量，也为我们的工作人员提供一个更好的、更简单的人机交互平台。
1.2 课题研究的基础、现状与趋势
工业生产制造中零件的加工或搬运都离不开工程机械的应用。例如大型的起重机、车床和铣床等。这些工程设备是实现各种加工需求的基础，它们的核心都是靠液压传动工作的。它的本质是改变系统的中工作介质的压力和流动的方向来作用于液压缸，从而使得液压缸来回伸缩和产生较大的作用力[13]。液压传动装置相比于传动机械传动装置，因其良好的工作性能和更容易实现自动化的特征，越来越多的被应用与加工制造业中。由此可见该系统在工业生产制造中是多么的重要。对液压缸性能的检测越来越受到人们的重视。传统机械传动已经无法满足加工制造的要求。为了克服这些问题，就需要我们去研发，设计出性能更加优越的液压系统和选用质量更好的检测元件[4]。
第一次工业革命蒸汽机的普及，使得西方社会生产力得到了巨大的提高。中国在19世纪末开始落后于西方。吸取历史的教训，我们清楚的认识到制造业的强大与否对一个国家来说是多么的重要。新中国成立后在祖国人民的共同努力下，中国创立了非常齐全的工业体系。但是在产品制造精度、信息化水平和自主创新等方面中国与西方有很大的差距。为了解决这类问题，抓住时代的机遇，中国政府提出了《中国制造2025》这个计划，希望通过这项计划使中国逐渐成为制造强国。但是仅仅靠国家的政策引导往往还是不足的，还需要学校和社会各行各业的共同努力。本次的毕业设计是关于液压缸压力测试实验台控制系统设计，其本质就是设计出一个机电一体化的系统。为的就是提高当代大学生的自主创新能力和提高产品加工精度的认知，这一切的一切无不让我感受到学校在为实现《中国制造2025》所做的努力。从第一工业革命到现在大机器的生产方式逐渐取代了落后的农场手工业，人类社会得到了快速发展，为了不断的提高生产力、产品质量等，大量的时间和金钱被投入到了加工制造的行业中。静压传动原理的提出为以后的液压技术的发展壮大打下了不可磨灭的基础。到后来的19世纪液压传动装置才逐渐应用于工业生产，出现了我们现在常常会看的到的起重机和压力机等。最终在经历了3次工业革命之后，20世纪中叶使用液压与气压传动的工程机械开始应用于各行各业，世界进入了自动化的时代。很有时代意义的是，1951年全球上第一台自动化机床被发明出来了。为了实现数控机床的自动进给和车削工件，除采用了当时应用的控制系统外还要配备一套相应的液压传动装置，共同作用下才能实现了人们所期望的工作流程。但是长时间使用后的液压缸，由于出现损坏而不能及时发现，使得生产的产品质量大大降低，故各个生产制造企业对检测装置的研究投入了大量的精力。
Key words：Hydraulic cylinder; ControlSystem; XinjiePLC; PressureSensor; Configuration Software 目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的与意义 1
1.2 课题研究的基础、现状与趋势 1
1.2.1 国外研究进展 2
1.2.2 国内研究进展 3
1.3 课题研究内容 4
2. 控制系统总体方案设计 5
2.1 系统总体结构设计 5
2.2 控制系统方案的设计 5
2.3 组态显示界面的设计 6
2.4 经济性与环境性 7
3. 控制系统硬件设计 8
3.1 PLC的选择 8
3.2 PLC端口的详细分配 9
3.3 PLC扩展模块的选择 10
3.4 液压泵的选择 11
3.5 驱动液压泵电机的选型 12
3.5 接触器的选型 12
3.6 压力传感器的选型 13
3.7 液压系统原理图 15
4. PLC控制程序的编写 16
4.1 PLC设计思路 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.2 PLC 程序 16
4.2.1 PLC扫描区梯形图的编写 18
4.2.2 手动/自动流程的选择 19
4.2.3 手动总控流程 19
4.2.3 自动控制流程 22
5. 组态软件 27
5.1 组态软件概述 27
5.2 组态软件的选型 27
5.3 组态软件界面的设计 27
5.3.1 组态软件登录界面的设计 28
5.3.2 参数设置界面的设计 29
5.3.3 组态软件主画面设计 30
5.3.4 手动/自动测试界面设计 30
5.3.5 数据报表和趋势曲线界面设计 31
结束语 33
参考文献 34
附录1. PLC命令语编程 35
附录2. PLC软元件注释表 40
附录3. 程序流程图 42
附录4. PLC程序梯形图 43
附录5. 接线原理图 53
附录6. 液压原理图 54
附录7. 元器件清单 55
附录8. 元器件布置图 56
致谢 57
1. 绪论
1.1 课题的目的与意义
回收到的液压缸以及长时间使用后的液压缸,由于在使用场合上可能存在大的压力，和长时间工作导致寿命损失或者压力泄漏等问题。因此运行中液压缸都需要进行压力检测。本次设计的压力实验台系统，给定压力是不超出20MPa的。根据以上条件，首先明确控制要求，通过PLC编程控制液压泵和液压阀驱动液压缸输出压力。与此同时保压环节压力传感器将测量的结果传递给PLC,从而实现检测缸的出口压力的大小是否发生变化。
液压系统被普遍的应用于工业生产中。它的工作原理是：电机的转动使得液压泵输出油压，油液经过回路作用于液压缸，产出实际作用于生产对象的负载压力。但是在这一系列的过程中我们很难保证液压缸的实际输出压力是否符合标准。所以本次设计可以方便我们实时检测液压缸的出口压力。这不仅可以提高液压产品的加工质量，也为我们的工作人员提供一个更好的、更简单的人机交互平台。
1.2 课题研究的基础、现状与趋势
工业生产制造中零件的加工或搬运都离不开工程机械的应用。例如大型的起重机、车床和铣床等。这些工程设备是实现各种加工需求的基础，它们的核心都是靠液压传动工作的。它的本质是改变系统的中工作介质的压力和流动的方向来作用于液压缸，从而使得液压缸来回伸缩和产生较大的作用力[13]。液压传动装置相比于传动机械传动装置，因其良好的工作性能和更容易实现自动化的特征，越来越多的被应用与加工制造业中。由此可见该系统在工业生产制造中是多么的重要。对液压缸性能的检测越来越受到人们的重视。传统机械传动已经无法满足加工制造的要求。为了克服这些问题，就需要我们去研发，设计出性能更加优越的液压系统和选用质量更好的检测元件[4]。
第一次工业革命蒸汽机的普及，使得西方社会生产力得到了巨大的提高。中国在19世纪末开始落后于西方。吸取历史的教训，我们清楚的认识到制造业的强大与否对一个国家来说是多么的重要。新中国成立后在祖国人民的共同努力下，中国创立了非常齐全的工业体系。但是在产品制造精度、信息化水平和自主创新等方面中国与西方有很大的差距。为了解决这类问题，抓住时代的机遇，中国政府提出了《中国制造2025》这个计划，希望通过这项计划使中国逐渐成为制造强国。但是仅仅靠国家的政策引导往往还是不足的，还需要学校和社会各行各业的共同努力。本次的毕业设计是关于液压缸压力测试实验台控制系统设计，其本质就是设计出一个机电一体化的系统。为的就是提高当代大学生的自主创新能力和提高产品加工精度的认知，这一切的一切无不让我感受到学校在为实现《中国制造2025》所做的努力。从第一工业革命到现在大机器的生产方式逐渐取代了落后的农场手工业，人类社会得到了快速发展，为了不断的提高生产力、产品质量等，大量的时间和金钱被投入到了加工制造的行业中。静压传动原理的提出为以后的液压技术的发展壮大打下了不可磨灭的基础。到后来的19世纪液压传动装置才逐渐应用于工业生产，出现了我们现在常常会看的到的起重机和压力机等。最终在经历了3次工业革命之后，20世纪中叶使用液压与气压传动的工程机械开始应用于各行各业，世界进入了自动化的时代。很有时代意义的是，1951年全球上第一台自动化机床被发明出来了。为了实现数控机床的自动进给和车削工件，除采用了当时应用的控制系统外还要配备一套相应的液压传动装置，共同作用下才能实现了人们所期望的工作流程。但是长时间使用后的液压缸，由于出现损坏而不能及时发现，使得生产的产品质量大大降低，故各个生产制造企业对检测装置的研究投入了大量的精力。
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