机械电子工程毕业设计-基于PLC的气压控制回路设计.doc

1、 本科毕业论文（20 届）基于 PLC 的气压基本回路设计（二）所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 基于 PLC 的气压基本回路设计（二） 1设计的主要任务及目标本设计主要内容是：设计气压控制回路原理图，完成气压控制回路的程序设计，对设计好的回路系统在 JDY-B 机电液气综合实验台上的搭接并进行验证，设计开发过程中，对学生的思维、动手能力以及总结论述等综合能力得到充分锻炼，有利于以后独立及全面的发展。2

2、设计的基本要求和内容1、设计气压控制回路原理图；2、完成气压控制回路的程序设计；3、利用实验台调试程序；4、编写设计说明书。3主要参考文献1左建民.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2007.52崔继仁.电气控制与 PLC 应用技术.北京：中国电力出版社，2010.23许福玲，陈尧明. 液压与气压传动. 第 2 版. 北京：机械工业出版社，2005.4袁承训. 液压与气压传动. 第 2 版. 北京：机械工业出版社，2003.5何存兴，张铁华液压传动与气压传动武汉：华中科技大学出版社，2000.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 开题报告 2014.3.012014.3.112 收

3、集相关资料设计气动回路图 2014.3.122014.4.203 编写程序并利用实验台调试程序及撰写论文 2014.4.212014.5.214 完善论文 2014.5.222014.6.015 答辩 2014.6基于 PLC 的气压控制回路设计摘要:本设计的内容是完成机床上工件夹紧的气压传动回路设计。首先要对气压传动、工件夹紧装置以及 PLC 进行学习，但重点放在气动回路的设计和 PLC 编程上，掌握气动原件和 JDY-B 机电液气综合实验台各模块的使用方法，然后设计工件夹紧的气压回路，完成气压回路在 JDY-B 机电液气综合实验台上的搭接，再通过 PLC 编程进行控制，来实现回路的自动化控

4、制。以 JDY-B 机电液气综合实验台为基础，对设计好的回路系统在实验台上进行验证，结果表明该回路设计可行。关键词：气压传动， 工件夹紧装置， PLCPneumatic control circuit design based on PLC Abstract:The content of this design is to complete machine tool on the workpiece clamping circuit design of pneumatic transmission. First of pneumatic transmission, workpiece clam

5、ping device and PLC for study, but the emphasis on the design of the pneumatic circuit and PLC programming, master the original pneumatic and JDY - B mechanical and electrical liquid gas using method of the comprehensive experimental platform module, and then design the workpiece clamping pressure l

6、oop, complete pneumatic circuit in JDY - B mechanical and electrical hydraulic pneumatic lap of comprehensive experiment platform, and then through the PLC programming control, to achieve the automatic control circuit. JDY - B mechanical and electrical liquid gas comprehensive experiment platform as

7、 the foundation, to design a good loop system in the experimental stage, the results show that the circuit design is feasible. Key words: pneumatic transmission, workpiece clamping device, PLC I目 录1 前 言 .11.1 课题的意义 .11.2 气压传动简介 .21.2.1 气压传动的概述 .21.2.2 气压传动的应用 .21.2.3 气压传动的优、缺点 .21.2.4 气压传动的发展 .31.3

8、工件夹紧装置简介 .31.3.1 工件夹紧装置分类 .31.3.2 工件夹紧装置作用 .41.3.3 对夹紧装置的要求 .41.4 PLC 的简介 .41.4.1 可编程控制器的概念 .41.4.2 可编程控制器的工作原理 .41.4.3 可编程控制器的特点 .51.4.4 可编程控制器的发展 .62 实验台元件 .72.1 气压元件的简介 .72.1.1 气压系统组成 .72.1.2 气源装置 .72.1.3 气压缸 .102.1.4 气压控制阀 .122.2 实验所用的各模块简介 .152.2.1 交流电源模块 DB-1 .152.2.2 直流电源模块 DB-2.162.2.3 继电器模块

9、 DB-6.172.2.4 可编程控制模块 DB-8 .182.2.5 按钮控制模块 DB-9.202.3.辅助开关 .213 气压回路系统设计 .22II3.1 概述 .223.2 气压回路的设计 .223.3 PLC 程序设计 .233.3.1 PLC 选型 .233.3.2 气压夹紧回路的 I/O 地址分配表 .253.3.3 PLC 外部接线 .263.3.4 程序设计梯形图 .27结 论 .29参考文献 .30致 谢 .3111 前言1829 年出现了多级空气压缩机，为气压传动的发展创造了条件。1871 年风镐开始用于采矿。1868 年美国人 G.威斯汀豪斯发明气动制动装置，并在 1

10、872年用于铁路车辆的制动。后来，随着兵器、机械、化工等工业的发展，气动机具和控制系统得到广泛的应用。1930 年出现了低压气动调节器。50 年代研制成功用于导弹尾翼控制的高压气动伺服机构。60 年代发明射流和气动逻辑元件，遂使气压传动得到很大的发展。我国气动行业通过产品结构调整，改善经营管理，自 20 世纪 90 年代后期开始，一直保持着良好的经济运行态势，生产稳步、持续增长。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。 气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。国产气动元件的应用，从价值数千万元的冶金设备到只有 12 百元的椅子。铁道扳岔、

11、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。1.1 课题的意义气压传动技术应用相当普遍且正在日益扩大，许多机器设备中装有气压传动系统在工业各领域，气压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域，气压传动技术也占据着重要的地位。 它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。气压传动技术的飞速发展离不开与 PLC 的结合，二者相结合才使得机械设备或生产过程自动化。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻

12、辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的可编程功能使得当改变回路的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要想继电器控制系统那样改变硬件和接线。因而利用 PLC 进行控制大大提高了气压传动系统的安全性和可靠性同时也降低了成本。本设计通过实际操作，可以准确、深入地了解气压传动系统和可编程控制器，掌握气动元件的结构和气动回路的控制原理及设计方法，以及掌握 PLC 可编程控制原理及编程技巧等，对个人以后的发展起到了极其重要的作用。21.2 气压传动简介1.2.1 气压传动的概述气压传动以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力或信息的流体传动。工作压力低,一般为 0.30.8 兆帕，气体粘度小，管道阻力

13、损失小，便于集中供气和中距离输送，使用安全，无爆炸和电击危险，有过载保护能力；但气压传动速度低，需要气源。1.2.2 气压传动的应用气动技术应用的最典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外，在游乐场的过山车上的刹车装置，机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部，均采用了气动技术，实现细小的动作。液压可以得到巨大的输出力但灵敏度不够；另一方面要用电能来驱动物体，总需要用一些齿轮，同时不能忽视漏电所带来的危险。而与此相比，使用气动技术即安全又对周围环境无污染，即使在很小的空间里，也可以实现细小的动作。如果尺寸相同，其功率能超过

14、电气。与此特性所带来的需求完全相一致的就是半导体产业。在生产线上，实现前进、停止、转动等细小简单的动作，在自动化设备中不可或缺。在其它方面，如制造硅晶片生产线上不可缺少的电阻液涂抹工序中使用的定量输出泵以及与此相配合的周边机器。1.2.3 气压传动的优、缺点气压传动具有以下独特的优点：（1）以空气作为工作介质，取之不尽，处理方便，用过以后直接排入大气，不会污染环境，且可少设置或不必设置回气管道。（2）空气的黏度很小，只有液压油的万分之一，流动阻力小，所以便于集中供气，中、远距离输送。（3）气动控制动作迅速，反应快；维护简单，工作介质清洁，不存在介质变质和更换等问题。（4）工作环境适应性好。无论

15、是在易燃、易爆、多尘埃、辐射、强磁、振3动、冲击等恶劣的环境中，气压传动系统工作安全可靠。（5）气动元件结构简单，便于加工制造，使用寿命长，可靠性高。气压传动的缺点:（1）由于空气的可压缩性大，气压传动系统的速度稳定性差，给系统的速度和位置控制精度带来很大的影响。（2）气压传动系统的噪声大，尤其是排气时，需要加消音器。1.2.4 气压传动的发展气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，同时由于性能的提高和成本的降低又助于节省能源从而利于环境保护，其关键在于提高气动行业的自动化水平，使其产品更加优越，所以气动行业的发展方向大致为： 1 .机电气一体化一体化一体化一体化 2.高压

16、、小型化 3.高效、低成本 4.无油化 5.高寿命、高可靠性 6.集成化、复合型、多功能 7.高速化 随着气动产品越来越多地应用于生物工程、医药、原子能、微电子、机器人等各行业，相应地提出了许多新的要求，因此大力发展新材料、铸造技术、表面热处理、密封技术、计算机技术、传感技术等许多基础技术越来越受到人们的重视。1.3 工件夹紧装置简介1.3.1 工件夹紧装置分类夹紧装置与工件相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，夹紧工件从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。气

17、动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。 活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。 与液压夹紧装置相比，气压夹紧具有以下优点：动作迅速，维护简单，结构简单，便于加工制造，使用寿命长，应用范围大。它的不足之处是传动力小、4有噪音。1.3.2 工件夹紧装置作用机床工件夹紧装置的作用可归纳为以下三个方面：（1）保证加工精度 工件夹紧装置可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。 （2）提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间

18、。（3）减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。1.3.3 对夹紧装置的要求对机床工件夹紧装置有以下四个要求：（1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 （2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。（3）操作安全、省力。 （4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。1.4 PLC 的简介1.4.1 可编程控制器的概念PLC 即可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.4.2 可编程控制器的工作原理