1、I移动加液车液体加注系统设计摘 要随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大提出了一种基于 PLC 对多种液体，实现转存加注的监控和操控的控制系统设计思路，加液车是一种液体转存过程中使用的专用车辆，常用于液体运输过程中的加注作业阶段，完成对液体的抽取和转存目的，课题要求设计一套装置，将液体输送至目标区域，操作简便、可靠，具备一定的安全警示功能。提高了液体转存、加注及液体运输的自动化程度和生产效率。通过可编程控制器（西门子 S7-200）控制两台直流电机实现机构在水平面内 360旋转，竖直面内 90的展开与收起。并且实现对加液车各个泵、电机、液位的监视和控制，统一在触摸屏人机界面上进行显
2、示和操作，同时设计操作面板，实现手动操作，提供必要的警示功能。另外，为了保证整个控制系统运行的稳定性和可靠性，系统还采用了多种传感器对系统的关键环节进行保护。通过系统调试，该系统能够准确、高效、可靠及操作方便。在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。所有，本次设计是非常有必要的。关键字：加液车，编程控制器，人机界面，警示功能，系统设计II
3、To move the liquid filling liquid vehicle system designAbstractWith the popularization and development of industrial automation , the controller increases the demand for year proposed a PLC based on a variety of liquid fluid , filling dump achieve monitoring and control of the control system design
4、ideas, plus liquid vehicle is special vehicles used during dump , commonly used in the process of filling liquid transport session , complete liquid extraction and dump purposes, subject to design a device , the liquid delivered to the target area , easy to operate , reliable, have some security war
5、ning. Improved liquid dump , filling and degree of automation and productivity liquid transport. Through the programmable controller ( Siemens S7-200) control two DC motors to achieve 360 rotating bodies in the horizontal plane , the vertical plane by 90 expanded and retracted . And add liquid vehic
6、le to achieve the various pumps, motors , level of monitoring and control , unified on the touch screen display and operation, while the design control panel, for manual operation , to provide the necessary warning. In addition, to ensure the stability and reliability of the control system operation
7、 , the system also uses a variety of sensors to protect key aspects of the system . Debugging through the system , the system is able to accurately and efficiently , reliable and easy to operate . In modern industry , the production process of mechanization and automation has become a prominent them
8、e. With the further development of industrial modernization , automation has become an important pillar of the modern enterprise , no shop , no production lines , etc., have been everywhere. Meanwhile, modern production , there is a wide variety of production environments , such as high temperature
9、, Radioactive , toxic gases, harmful gases occasions and underwater operations , these harsh production environment is not conducive to manual operation. All this design is very necessary .Keywords:Add liquid vehicles, programmable controllers, HMI, warning function, system designIII目 录摘 要 .IAbstrac
10、t .II1 绪 论 .11.1 国内外技术现状及发展趋势 .11.2 移动加液车液体加注系统设计的意义 .11.3 方案讨论 .21.3.1 动力系统及机械机构 .21.3.2 电气控制系统 .21.4 主要任务 .32 机构设计 .42.1 执行机构结构形式选择 .42.2 机械结构设计 .62.2.1 底座设计 .72.2.2 支架设计 .72.2.3 夹具设计 .82.2.4 电机的选择与计算 .93 控制系统设计 .123.1 可编程序控制器 .123.1.1 PLC 的介绍 .123.1.2 可编程序的控制类型 .123.1.3 PLC 的特点 .123.1.4 PLC 的工作原理
11、 .133.2 PLC 系统设计 .153.2.1 PLC 的 I/O 口分配 .153.2.2 PLC 的 I/O 接线图 .163.3 电机控制部分 .183.3.1 电动机的启动方式及其比较 .183.4 编码器的选型 .223.4.1 编码器信号输出形式 .233.4.2 编码器的应用 .244 人机界面(HMI)设计 .254.1 触摸屏概述 .25IV4.2 EasyBuilder8000 .254.2.1 功能介绍 EB8000 .255 总结与展望 .29致 谢 .30参 考 文 献 .311移动加液车液体加注系统设计1 绪 论1.1 国内外技术现状及发展趋势经过长时间的发展，
12、我国工程机械行业已具备了相当的规模和技术水平，能生产出接近和达到国际领先水平的产品，并出现了在国际上享有一定知名度的品牌，行业基本形成了一个完整的体系，除特种大型的工程机械外，能够生产国内工程建设所需要的二十大类产品、280 多个系列、1700 多个品种、4000 多个规格。2013 年，工程机械出口一路高歌，极大地提振了行业信心。龙头企业徐工国际化进程逆势提速，出口额五年来累计达 42.2 亿美元，出口规模保持国内行业第一，成为中国制造“走出去”的标杆。目前，我国已超越美国、日本、欧洲成为全球最大的工程机械市场，这对投资者来说意味着良好的投资机会。大规模的基础设施建设，国家战略性新兴产业的发
13、展等，都将直接带动工程机械市场继续发展。随着国内经济发展，很多城市兴建楼房、基础设施，工程机械需求量很大，还有很多发展中国家，由于国内不能够满足需求也需要从国外进口，这样就给我们创造了很多机会。国内的的工程机械一直都以廉价、实用，以及售后服务赢得国外市场，这样的产品对他们来说也是合适的选择。1.2 移动加液车液体加注系统设计的意义移动加液车是实现液体转存和抽取，将原料输送到目标区域。所以加注系统设计显得的尤为重要，步进电机可以实现加液炮臂在平面内 90 度展开、收起，整体应用PLC（S7-200 ）控制，并且对液车各个泵、电机、液位的监控和控制，统一在触摸屏人机界面（EB8000）上进行显示和
14、操作，同时设计操作面板，实现手动操作，提供必要的警示功能。本课题移动加液车设计一套液体加注系统，题目是一个综合性的设计课题，对学生的要求很全面。通过本次环节很好的把教学与实践相结合，是一次综合性的大检验。培养学生的实践能力、培养学生新产品的开发能力，以及熟练掌握文献检索、写作能力、沟通能力。2*大学毕业设计说明书1.3 方案讨论1.3.1 动力系统及机械机构图 1-1 机械结构（1）机械机构：可用电瓶直接驱动辅助液压泵收起加液炮臂；保证各运动件工作灵活，按要求配置旋转轴固定座、旋转轴、固定座、销轴等。加液炮臂收回后要有固定架，所有结构做防锈处理。（2） 液压系统：动力单元包括：直流电机、泵、溢
15、流阀、电磁换向阀、阀块、限位开关、油箱（4L）等。油缸（参考尺寸 50 350mm ） 、管路（软管、管夹、接头）等。应提供各液压泵、液压缸制造商全称、国别、品牌、型号、详细参数、厂址的说明。（3） 加液炮臂结构，已知参考数据：加液炮臂总长 5 米，前部 4 米，后部 1 米。不锈钢管采用 893。（4） 操作控制采用：触摸屏控制（置于驾驶员侧设备厢内） 。1.3.2 电气控制系统控制系统：整车控制系统采取 PLC 触摸屏控制，在车体一侧设置触摸屏控制面板，控制面板上需提供照明装置，其中包括发电机组控制和整个动力控制面板，实现整车所有功能全触摸屏控制功能，并配置手动控制功能，且能实现触摸控制及
16、手动控制切换。控制面板尺寸：400 宽*700 高（参考尺寸） ，颜色：白色。（1） 液压控制：利用 24V 电瓶电源，可以开启电磁换向阀、溢流阀、液压泵；油缸工作，可以进行加液炮臂展开及收起。液压控制应采用直流接触器。3移动加液车液体加注系统设计（2） 照明控制：利用 24V 电瓶电源，触摸屏上界面切换至照明控制，在车头、车尾和最高点设有黄色警示灯和示宽灯用于夜间安全警示，在人工操作部分安装防爆照明灯（一用一备）用于夜间工作照明配，前后设备厢安装照明灯。（3） 发电机控制：（发电机厂家提供，控制厢面板放置在驾驶员侧设备厢内， ，固定之） ，安装电瓶开关。（4） 液位报警显示及控制（具有液位数
17、显、高低液位报警、消音功能，液位显示仪表、报警器、消音按钮，液位计厂家提供，液压控制厂家安装在控制柜上） ，避免泵空转或液体溢出。（5） 5 台泵的控制：加液泵 ISGB80-20(I)A，功率为 7.5kw，2 台；进液泵 KCB-483.3，功率为 7.5 kw，3 台。每台泵配置：启停按钮、运行故障指示灯。必须有空开、交流接触器、热继。（6） 电磁阀的控制：打开、关闭除冰液管路上电磁阀 2 台（24V） 。（7） 安装雷达和倒车影像系统，摄像头必须高清、防水、防雾并带夜视功能。监视屏放置在驾驶室。1.4 主要任务（1）查阅资料并整理，提出测量仪机械结构方案，同时完成开题报告。（2）提出系
18、统控制方案，选定主控系统类型，设计加液操作的炮臂伺服控制方案，实现对加液车各个泵、电机、液位的监视和控制。（3）触摸屏并且在人机界面上进行显示和操作，同时设计操作面板，实现手动操作，提供必要的警示功能。（5）完成设计图纸，撰写 1.5 万字的说明书，翻译 3000 字的专业技术文章。4*大学毕业设计说明书2 机构设计2.1 执行机构结构形式选择按照设计要求，加液炮臂需满足 360旋转，且需设计固定架。为保证加液炮臂完成加液操作，加液炮臂需满足升降功能。加液炮臂可能的形式很多，按照坐标形式分类，可分为直角坐标式，圆柱坐标式，球坐标式和关节式，下面对加液炮臂可能的形式进行简单的对比。1）直角坐标式
19、结构直角坐标式可满足加液炮臂的上升下降、前移后移和左移右移，可以向 X、Y 、Z三个方向运动，但是不能实现加液炮臂的旋转，不满足设计要求。图 2-1 直角坐标2）圆柱坐标式结构圆柱坐标式结构允许加液炮臂的旋转，上升下降，即可以绕 Z 轴旋转，沿 Z 轴运动，满足设计要求。图 2-2 圆柱坐标3）球坐标式结构 0球坐标式结构允许加液炮臂绕 X、Y、Z 轴旋转，满足设计要求。5移动加液车液体加注系统设计图 2-3 球坐标4）关节坐标式结构综上所述，满足要求的结构形式为圆柱坐标式结构和球坐标式结构，考虑到加液炮臂前端有一根用于加注操作的软管，所以加液炮臂的升降没有很高的精度要求，球状式结构设计更为简
20、单便捷，根据实际需求，本次设计只需用到球状坐标的 Z 轴正半轴以上空间，且加液炮臂不允许向上抬升至 90，本次设计设定最大仰角 =60。图 2-4 关节坐标2.2 机械结构设计根据设计要求，在水平面内适用于 360加液炮臂旋转的展开、收起操作控制，在竖直面内可以 90 内旋转，加液炮臂总长 5 米，前部 4 米，后部 1 米。采用 89 不锈钢管。6*大学毕业设计说明书图 2-5 机械结构（1）如图所示，炮臂的在水平面内 360旋转是通过安装在水平面内的齿轮来实现的。图 2-6 360旋转示意图（2）如图所示，炮臂在竖直面内 90展开与收起是通过竖直面的涡轮实现。图 2-7 竖直面 90展开与收起
