液压机控制系统改造
Hydraulic control system reform
总计 毕业设计（论文）插 图
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摘 要
液压机的基本工作原理是帕斯卡原理。它利用液体的压力能，依靠静压作用使工件变形，或使物料被压制成型。液压机YJJ32-40具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式，机器的工作压力、压制速度，空载快下行和减速的行程和范围，都可以根据工艺需要进行调整.现在根据工艺要求及其未来发展的自动化的控制在液压机的基础上进行模拟改造,应用plc进行控制系统的改造完成相应的压制动作控制.实现控制的改造计划以便完成更好的工艺要求。把以前的一些手动部分用机器控制，尽量做到全智能化，尤其可以把由于人工造成的失误降至为零，这样可以把工作的工艺性提高一个等次。
本次的控制系统改造将实现液压机在板材运动到位后,应用压力传感器即压力达到设定值,液压机冲头向下运动冲压,完成后退回原位,完成动作循环.本次设计主要要求了解plc的一些简单的应用，要求我们能够在学校学习更宽广的知识以便能够更好的为将来的实际应用做好准备。
关健词:液压机 控制 plc 改造
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ABSTACT
Hydraulic machine basic working principle is the principle of Pascal .It makes use of liquid pressure energy, relying on the static pressure so that the deformation of the work piece, or make the material to be molded. Hydraulic machine YJJ32-40 is an
independent body and the electrical power system, with centralized control buttons, can realize the adjustment, manual and semi-automatic three kinds of work modes: the machine working pressure, pressing speed, slow and fast descending no-load and range, can be adjusted according to process requirements. Now according to the technological requirements and the future development of automation control in
hydraulic machine based on the simulation using PLC transformation, transformation of control system to complete the corresponding suppression action control, control transformation plan in order to achieve the better technical requires . Some of the
previous manual machine control, try to make it full of intelligent, especially because of artificial cause error to zero, it can take the work process to improve a grade. The reform of the control system of hydraulic machine will realize in sheet
movement in place after the application of the pressure sensor, the pressure reaches the set value, hydraulic punch downward movement after the completion of stamping, returned to original position, to complete the action cycle. This design mainly about some simple PLC application, we can learn in school more spacious knowledge in order to better prepare for future practical applications.
Keywords: hydraulic machine control PLC transformation
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目 录
摘 要 ............................................................................................................................................... I ABSTACT ..................................................................................................................................... II 第1章绪论 ..................................................................................................................................... 1 1.1课题的背景 .......................................................................................................................... 1 1.2课题的目的和意义 .............................................................................................................. 1 1.3课题研究的主要内容 ............................................................................................................................... 1 第2章可编程控制器（PLC）简介 ............................................................................................... 3 2.1PLC的发展介绍 .................................................................................................................... 3 2.2PLC工作原理 ........................................................................................................................ 4 2.3PLC控制系统的内容 ................................................................................................................................. 6 2.4PLC控制系统的应用 ............................................................................................................ 7 第3章液压机控制系统分析 ....................................................................................................... 10 3.1液压机控制系统的认识 .................................................................................................... 10 3.2液压机工作过程 ..................................................................................................................................... 10 3.3液压机系统改造前的控制系统 ........................................................................................ 11 3.4液压机系统改造的必要性 .................................................................................................................. 12 第4章PLC控制系统设计 ........................................................................................................... 14 4.1 PLC控制系统设计的基本步骤 ......................................................................................................... 14 4.2了解控制的工艺流程和PLC选型 ...................................................................................... 15 4.3确定PLC控制系统的输入输出设备分配I\\O点 ....................................................................... 17 第5章PLC软件的设计 ............................................................................................................... 19 5.1概述设计的目的 ................................................................................................................ 19 5.2梯形图的绘制和说明 ........................................................................................................ 19 结 语 ............................................................................................................................................. 27 参考文献 ....................................................................................................................................... 29 致 谢 ............................................................................................................................................. 30
第一章 绪论
1.1课题的背景
当前液压机广泛的应用到生产建设上，在冲压、弯曲、翻边等领域有着突出的前景，
在液压机的普及中，机电系统的发展使得传统的液压机没能跟上时代的脚印，电气系统的开发利用大大的促进了控制装置的发展，传统的工艺如今都可以用现代化的系统进行有效的控制从而达到机械设备的最高利用率，提高设备的高输出。
在当代的机电领域效率是高标准，现在的液压机的工作真在逐渐的向自动化的发展方向迈进，其中PLC的应用更是普遍，所以进行液压机的plc改造就显得尤为重要，这个方向的研究也是更加迫切。
1.2课题的目的和意义
随着我国经济的高速发展，液压机在机电领域的应用更加广泛。其中液压机的种类更是更进一步要求甚大，液压机的广泛运用使得操作的更新便捷显得尤为重要。在传统的液压机操作中主要是通过操作人员来实现对液压机的控制，因此要考虑到工作环境的安全性，可靠性与工作持续性，如果能够自动的控制液压机的工作过程，不仅节省大量的人力、物力，而且还会带来可观的经济效益，本系统就是通过PLC实现液压机实物教学模型控制。通过控制器实现对液压机的自动和手动控制，通过手动控制可以使操作人员对液压机进行远程控制，使操作人员避免在施工造成不必要的人员伤亡。通过自动控制可以使液压机不知疲倦的重复完成预先设计好的动作，提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。
1.3 课题研究的主要内容
本系统主要是采用PLC实现液压机的模拟控制，研究的主要内容如下：
（1） 在收集相关资料，学习了相关理论知识的基础上，对液压机控制系统进行总体设计。
（2） 通过对PLC选型、资源分配以及硬件电路的连接实现液压机控制系统硬件的
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第1章绪论
设计。
（3） 通过对系统进行程序的设计、分析、调试、修改，最终编制出相应的梯形图程序。
（4）对梯形图进明，总结陈词。
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第2章 可编程控制器（PLC）简介
2.1PLC的发展介绍
可编程控制器（plc）：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设
计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。它使用可编程序的存储器来存储指令，来进行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算功能，用来对各个机械或生产过程进行控制。
PLC的发展与计算机技术，控制技术，数字技术等高科技的技术紧密结合在一起这些技术的蓬勃发展推动了plc的发展，此外plc的发展又对这些高新技术提出了更高的要求，这样各项技术相互促进，协调发展。plc的发展可以分为四个阶段。
（1）初创阶段：从1969年到1972年。美国的EDC公司研制了第一台PDP-14型plc。它运用计算机的初级语言编写应用程序；PDP-14是有CPU采用中小规模集成电路组成，以逻辑运算为主，实际上是一台专用的逻辑控制计算机，这时的plc还没有形成它日后的特点。这个阶段的PLC控制功能简单，主要用于一些大型生产设备或自动生产线上使用。但是它的重要贡献是把计算机的程序存储技术引入继电器控制系统。
（2）成熟阶段：从1973年到1978年。大规模的集成电路促进了微机的发展，为plc的发展提供了一个极佳的平台。一是新一代的plc出现了这个以微处理器为核心。在控制系统的功能上，除了拥有逻辑运算，计数，计时等功能外，还有数值的运算和数据处理，计算机接口，模拟量控制等功能。这个时期的plc把计算机的灵活功能齐全，应用广等优点与继电器的控制系统的简单结构，使用方遍价格便宜等优点紧密结合在一起，技术的完备性实用性都进入了新的阶段。
（3）快速发展阶段：从1978到1984年这个时期的plc进入了持续发展的高速阶段。Plc由当初的汽车工业发展到了广泛应用到所有的工业领域。随着plc的应用面扩大，其需求量大大扩大，新的plc的研究更是风靡一时，产品的品种逐渐增加。Plc的功能更是达到了新的阶段。处理的速度是越来越快，而且出现了一些PID控制，定位控制，中断控制等等；还有具有通信功能和远程I/O能力初步形成了分布式的通信网络体系。 （4）持续发展阶段：从1984年到如今。由于大规模的集成电路的迅速发展，使各种plc的微处理器档次普遍提高，进一步提高了plc的处理速度，使得plc的软硬件功能都得
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第2章 可编程控制器（plc）简介
到了巨大的发展。Plc用户的存储器的容量增大; I/O 可以运用常用的扫描方式处理外，还可以直接进行处理；plc能成为计算机网络的一个成员，可以共享网络资源；plc的程序形式除了用传统的梯形图还可用高级语言进行说明；plc的人机对话能力增加，使得编程软件得到普及和应用。
2.2 plc工作原理
Plc实质是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，有硬件和软件组成。Plc的组成:
可编程控制器按钮选择开关 限位开关 电源输入模块CPU模块存储器输出模块接触器电磁阀指示灯电源 中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出单元（I/O单元）、电源单元、编程器。
编程器
1、 CPU单元
CPU是指挥PLC完成各种所需的功能，是plc的控制大脑。功能有： 1）输入存储用户程序和显示输入内容和地址； 2 )检查并校对用户程序，发现错误时立刻报警； 3 )执行用户程序、驱动外部输出设备工作； 4 )故障诊断并且进行记忆故障信息而且会及时报警。 2、存储器分块
系统程序存储器—— 存储系统程序 用户程序存储器—— 存储系统用户程序
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图3-1PLC控制系统示意图
工作数据存储器—— 存储工作数据 3、 输入/输出单元
输入/输出单元是PLC与外部设备联系的桥梁。可以分为： 输入单元：开关量输入单元 直流输入单元 交流输入单元
输出单元：开关量输出单元 晶体管输出单元 晶闸管输出单元 继电器输出单元
I/O扩展端口的示意图：
4. 电源单元
为PLC内部电路供电的是开关式稳压电源，电源单元有着开关电源作用并且拥有输入电压范围宽，重量轻，体积小，效率高，抗干扰性能好等优点。 5. 编程器
功能：编程器是将用户程序送入PLC的存储器进行程序检查。 PLC工作原理
PLC是采用循环扫描的工作方式进行工作的过程中包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。整个扫描过程所消耗的时间称为扫描周期。当处于RUN状态时，上述扫描周期会不断进行循环。扫描过程。
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第2章 可编程控制器（plc）简介
内部处理 停止 运行
输出处理 程序执行 输入处理 通信操作 2.3PLC控制系统设计的内容
（1）对PLC控制系统设计要求进行了解并且拟定相应的方案和技术条件。技术条件设计
任务书来敲定，这样就可以大大满足相应的工作要求，因为它是整个设计的依据。 （2）选择各个传动模式，并且敲定相应的执行机构。 （3）操作面板的设计。 （4）选定PLC的型号。
（5）分配PLC的I\\O点（端子），设计PLC的实际接线图。
（6）根据系统设计的要求，用相应的编程语言和程序设计法进行PLC的应用程序设计。 （7）设计操作台及非标准电气的设备。 （8）编写PLC设计说明书。
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2.4 PLC控制系统应用
2.4.1 PLC的应用 1逻辑开关的控制
逻辑开关的控制是PLC应用最基础、最广泛的用处，逻辑开关成功代替了继电器的传统电路，在传统电路的基础上实现了逻辑顺序控制。这种控制程序不仅可以用于单台设备，而且还可用在多机操控和自动化的控制。 2模拟量控制
在实际生产过程中常常出现一些不断变化的量，温度的改变、压力的改变、速度的改变；这些都是一些模拟量，为了实现可编程控制器对模拟量的处理，这样就要先进行模拟转换，现在许多PLC厂家都会进行配套的转换模块，使得可编程控制器能够实现模拟量控制。 3运动控制
PLC控制系统可以广泛的应用各种运动中。在控制的配置上现在可实现专用的运动控制模块，成功取代了早期I/O模块连接位置传感器和执行机构的模式。 4过程控制
所谓过程控制就是对压力温度速度等模拟量的闭环控制。PLC能够实现多种多样的控制算法程序从而完成闭环控制。 5数据处理
PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换等功能，能够完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的数据进行比较从而实现一定的控制操作。 6通信及互联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
2.4.2 PLC的应用特点
PLC是专门为工业环境下应用而设计的，具有以下几个主要特点：
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第2章 可编程控制器（plc）简介
1、可靠性好，抗干扰能力强； 2、通用性强，灵活好用，功能齐全； 3、编程简单，使用方便； 4、模块化结构； 5、安装便捷，调试方便； 6、维修快而且方便； 7、体积小，耗能低。
2.4.3 PLC应用中应该注意的事项
PLC是一种广泛应用于机械工业生产自动化控制的设备，通常情况下是可以直接在工业环境中使用的。然而纵然plc有着可靠性较高，抗干扰能力较强等特点。但当生产环境过于恶劣，或安装使用不妥，还是会造成运算错误或程序错误这种情况的，这样就会造成设备的失控和误动作，从而不能确保PLC的正常运行。所以在提高PLC控制系统的稳定性的同时还要注意设备的抗干扰能力、并且要求厂家在设计安装和使用维护中引起重视，这样通过多方面的努力一起把PLC应用中可能发生的问题排除。 此外在使用中还应该注意工作环境的问题： （1）温度
PLC的理想工作环境温度是在0~55摄氏度，安装时切记不可放在发热量大的元件下面，并且做到四周通风散热的空间足够大。 （2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于百分之85，否则plc很容易受潮从而影响工作。 （3）震动
PLC工作室一定要远离强烈的震动源，在震动中plc的工作会发生相当的影响，从而降低PLC的工作效率。如果使用环境不可能避免震动时，那么在plc的工作室必须采取减震措施以保证PLC的正常工作。 （4）空气
在plc工作的环境中应该尽量避免有腐蚀和易燃的气体，如氯化氢、硫化氢等有害气体。
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如果工作环境实现不了排除这些气体，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。这样也能够起到同样的效果。 （5）电源
虽然PLC对于电源线的干扰有一定的抵制能力。但是如果在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，plc就不能实现相应的工作要求了，所以在这样的工作环境下可以安装带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，从而实现plc的可靠性。
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第3章 液压机控制系统分析
第3章 液压机控制系统分析
3.1液压机控制系统的认识
液压机的定义
利用帕斯卡定律用液体的压强来做传动工作的机械简称为液压机。它用液体的压力能，依赖静压作用使元件产生形变，或使物料被压制成一定规则模型这样完成相应的技术要求。所以液压机又有另一种定义：依靠工作介质的传动来传递能量来完成操作对象的工艺要求的机器。液压机的结构可以分为本体部分、操纵部分和动力部分。
随着科技的发展，现在的机电领域更加自动化，人们逐渐摆脱了以往人工操作的苦恼，
现如今自动化的控制领域成为主流机械文化,现在我的论文就液压机的控制系统进行改造，目的就是把液压冲头在一定的压力下完成冲压的循环过程。当压力值在规定的范围内冲头就在控制操作下进行冲压，冲压结束后就往返运动完成循环过程。这次的设计任务就是这样的一个设计。
在图书馆查阅有关plc的控制系统的改造的实例。通过PLC在机电领域的重要应用中找到相应的设计方法及步骤，再自己学习有关的一些PLC基础知识。这样就可以慢慢完成相应的设计要求。首先就要了解以往的液压机的控制技术，再在此基础上进行改造完成有关任务书的要求完成PLC控制改造。在plc的软硬件设计上重点设计有关任务书的要求完成论文，在没有相关的一些经验，那么我就在图书馆借了有关经典的plc应用例子学习有关的经验。在设计的过程上我就借鉴好的一些例子举一反三把相关的设计路线连接紧密。在PLC的设计上先了解液压机的相关控制系统，分析改造的过程，要达到什么工艺要求，完成相关的论文要求。
3.2液压机工作过程
液压机工作中有慢速压制和快速回程的工艺特点，而且要求比较高。其工作过程如下：压力油从缸上腔进入的时候，缸下腔的油液就会排至油箱；于是活塞就会带动活动横梁向下运动，其速度较为缓慢，压力较大；在压力油从油缸下腔进入的时侯，缸上腔的油液便排入油箱，活动活塞就会向上运动，运动速度较快且压力较小。在液压机的工作过程中液体介质的运动带动机器运动时，其中在一定的压力值上液压冲头进行压制过程中液压冲头
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的运动都会进行合理的自动化工作，就压制的过程中定要满足工艺要求的同时也要实现控制的快捷性。
液压机的工作原理
液压机的工作原理：大、小柱塞的面积分别为S2、S1，柱塞上的作
用力分别为F2、F1。根据帕斯卡原理，密闭液体压强各处相等，即 F2/S2=F1/S1=p;F2=F1(S2/S1)。有了这个原来就可以知道液压的增益效果，当力增大时，但是功不会产生增益，所以大柱塞的运动距离是小柱塞运动距离的S1/S 2倍。
3.3液压机系统改造前的控制系统
液压机的控制系统大多以手动、半自动为主，在液压机的工作中以液体为工作介质在介质运动中，根据静压作用，实现冲压、弯曲等工艺。在液压机工作中机器的工作压力压制速度都是由系统油量控制，在实现各个工艺时根据需求半自动的实现顶出，快速下行，减速压制等等过程。在液体流经时控制液体压力的通常与需求的压力值存在一定的偏差，在进行压制的过程中液压冲头的压制压力值的控制尤其重要，在改造前的系统中由于不能实现智能化的控制，冲压的板料常常不能满足工艺要求，在进行系统回路的时候各个环节不能有效的统一，这样机器的整体性能减弱，不能实现机器的工艺性能。整个的液压回路有如下所示。液压机液压系统图:
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第3章 液压机控制系统分析
图2 液压机液压系统图
YB32-200液压机时由两个对称滑块来完成相应的动作要求的，高压轴向变量柱塞泵进行供油过程，YB32-200的工作过程如下：主液压缸快速下降，在运动到一定位置时再进行慢速加压，再进行压制过程压制结束后进行保压过程，压制整个过程结束后，在进行卸压，各个动作进行回位，从而结束压制过程。
3.4液压机系统改造的必要性
随着科技发展，生产的要求日益提高，原有的半自动的控制系统已经明显落后，不能实
现快速准确的控制设备满足生产要求和工艺要求，并且现在的系统控制精度不高控制模式单一造成设备的故障率高维修困难，而且设备老化运行的速度缓慢，常常出现一些按钮失灵的状况。为了使液压机的运行更加可靠，控制更加方便，充分发挥设备的潜能，有必要进行plc控制系统的改造。液压机有手动、调整、半自动3种具体的操作方式。通过顶出
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杠液压油的溢流实现液压冲头的冲压过程。为了对压力值的控制，对液压机进行改造，对压力值的智能控制，实现冲头的循环往返的运动。
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第4章PLC控制系统设计
第4章 PLC控制系统设计
4.1 PLC控制系统设计的基本步骤
进行plc控制系统设计的时候，首先要认识到一切都是为了完成相应的工艺要求使得产品能够满足工程所需的要求。在设计PLC控制系统时应遵守以下几个基本原则： 1. 把控制对象的要求摆在首位
在PLC工作时要把它的相应功能发挥淋漓尽致，但是一定要满足被控对象的控制要求，这是设计PLC控制系统的前提条件，这也是设计中最重要的一条原则。这就对设计人员提出了严格的要求在设计时要做好充分整备，收集相关的设计资料，取其精华，去其糟粕。同时和相关过程的工作人员密切合作，拟定控制方案，一并解决设计中的重点疑难问题。
2. 保证PLC控制系统的安全可靠性
PLC控制系统的高效稳定安全的工作室设计师把握的一个非常重要的原则。这个原则要求设计师在硬件、软件设计上全面考虑，模拟控制，以达到控制系统的安全稳定可靠性。
3. 力求节俭的操作模式和维护模式
机器拥有良好的控制模式必然能够提高产品的产量与质量，给工厂带来巨大的经济效益，在进行控制工程的设计时，完成相应的技术特点是首要前提，在完成技术任务的时候，一定要把握技术的投入，在技术的开发应用上综合考虑培训以及设备的维修，要增强控制性能时也要做到低成本的投入，这样就可以实现技术开发的节俭性，所以设计者尽量使控制系统简单、经济，并且使控制系统的使用和维护方便、成本较低，切记不可盲目追求超强自动化。
4. 适应未来发展方向
当今社会经济飞速发展，各个领域的东西淘汰的速度越来越快。技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，这样设计师就要能够把握未来的发展领域考虑到未来控制系统发展。如在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时应该适当留有裕量，以实现未来控制需求。
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PLC控制系统设计的主要步骤：
1）根据生产的工艺过程分析控制要求。控制要求就是需要完成的动作、操作方式和必要的保护措施。
2）根据控制要求确定所需要的输入和输出设备，确定PLC的点数，并选择PLC的类型。使得PLC的控制要求能够达到相应的技术特点，确定相关的输入输出设备。
3)分配I/O点。定义I/O点的名称，分配I/O点，设计I/O连接图并列出I/O点的分配表或画出plc的I/O端子实际接线图。
注意：在I/O点的分配时要注意PLC的I/O点数的确定以系统实际的输入输出点数为基础确定。在I/O点数的确定时，应留有适当余量。
4）画出系统控制流程图或时序波形图。这样就能够清楚的知道每步动作的顺序和转换条件，方便PLC的程序设计。
5)画出应用程序的梯形图。这是系统设计的核心工作，在编写过程中要小心谨慎，不可马虎了事，在梯形图的设计上要清楚的认识到每步是要干什么，怎么做。这样就能使读者一目了然。
6）将程序输入PLC。在转换梯形图的指令上要注意转换为指令助记符。
7)系统调试。分为两个部分，先进行模拟调试，再进行现场运行调试，发现问题立刻修改和调整程序。
8）编写技术文件，包括设计使用说明书、电路原理图、plc梯形图等。
4.2了解控制的工艺流程和PLC选型
根据任务书的要求本次设计是在YJJ32-40液压机的基础上，进行模拟，应用PLC进行控制系统的改造，要求能完成压制动作控制。该控制系统主要是完成液压机的冲压过程。主液压缸把板料顶出到冲压凹槽，板料到位后液压机进行压边过程固定板料，完成后液压柱快速下降，到达触点时打开形成开关，这是液压冲头伸出，进行慢速冲压，冲压完成后进行保压过程。冲压整个过程结束后液压冲头快速回位，液压柱回位。这时主液压缸把板料顶出。卸料，在进行下一次的循环。
在进行动作循环时设置一个紧急停止按钮，为液压机工作提供一个安全的措施。在液压机失控时可以紧急暂停，为操作人员的安全做好考虑，下面是工作的流程，没有把全部
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第4章PLC控制系统设计
的流程列出，仅仅是液压冲头工作的一些流程。
开始 启动液压机 液压缸顶进板料 板材到位 检测到一定压力值
液压压钳快速下降压边 形成开关打开 液压冲头伸出进行冲压 液压机保压 保压时间到 各个装置进行回位 液压缸顶出板料 卸下板料
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根据液压机的工艺特性、控制要求以及实际输入/输出点数，并考虑将来系统扩大功能的需要，留有一定的余量[8~11]，初步选定PLC的型号为西门子S7-200系列。这一系列产品可以满足大多数的自动化控制需要，S7-200 系列具有充足的扩展能力、完美的设计、便宜的价格以及强大指令，这些优点使得S7-200系列近乎完美地满足大量小规模的控制需求。结构紧密、成本低以及功能强大的指令集让S7-200 PLC成为小型控制任务完美的解决方案。S7-200的程序包括了计数器、位逻辑、定时器、复杂数学运算以及其它模块通讯等指令内容，如此强大的程序使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。S7-200出色表现在拥有完美的控制性，优质的操作性能，并且容易掌握，它简便的操作使得操作人员的要求大大减少，S7-200拥有丰富的内置集成功能，强悍的通讯能力，丰富的扩展模块和自由端口模式通信功能。S7-200有5种CPU模块分别是：221、222、224、224XP、226，根据系统的需要所以选用CPU226的主机模块。本次设计采用S7-200CPU226PLC进行控制，该型号PLC本机提供24个输入点，16个输出点，在不添加扩展模块的情况下能够满足控制要求。
4.3确定plc控制系统的输入输出设备
代号 功能 输入点
SB1 启动按钮 I0.0 SB2 停止按钮 I0.1 SQ1 主液压缸原始位置 I0.2 SQ2 板料到位感应检测 I0.3 SQ3 压边压钳的原始位置 I0.4 SQ4 液压冲头原始位置 I0.5 KP 压力检测 I0.6
SQ5 液压冲头冲压到位位置检测 I0.7
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第4章PLC控制系统设计
代号 功能 输出点 KM1 主液压缸送料控制 Q0.0
KM2 压边压紧控制 Q0.1 KM3 压边压钳退位控制 Q0.2 KM4 冲压压制控制 Q0.3 KM5 冲压冲头退位控制 Q0.4 KM6 主液压缸退料控制 Q0.5
输入/输出点接线情况如下所示
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第5章 PLC软件的设计
5.1概述设计的目的
在传统的液压机的控制上一直都是以手动、半自动为主，在以往的工作上，通常是人工把板料安装夹紧，手动通过一定时间使得液压中压力值达到一定的数值上，通过手动液压冲头进行板料的压制，在这过程中有很多的人工问题这样就不能保证每个产品都能够达到工艺的要求，在压制时冲压的过程时间的掌握就很难恰到好处，在压力值的控制上也不能保证能使料材能够刚好完成冲压，不会出现不足或者过了。在这样的一些问题下进行plc控制系统改造我们就能很好的解决这一系列的问题，在上料中我们采用液压缸的形式，通过液压缸的传动把板料送到相应的工作位置，进行压边把板料压紧。启动液压机通过一个顺序阀进行液压控制使得压力达到理想值，进而启动液压冲头进行工作，工作中设置一个合理的压制时间进行压制，完成压制后进行定时保压，时间到后冲头退回原位，液压缸进行循环工作，送出压制好的板料，卸下料材后再循环工作下一个板料。从而实现液压机的高效率功能，为工作提供一个很好的智能循环系统。
5.2梯形图的绘制和说明
[1] [2] [3] I0.0 I0.1 M1.0 （ ） M1.0 I02 I0.4 I0.5 P M1.0 M1.1 I0.0 I0.3 Q0.0 19
（ ）
（ ） 第5章plc软件的设计
[4] M1.0 I0.3 Q0.0
（ ） [1][2][3][4]：液压缸进行送料过程
Q0.0 M1.1 I0.3 P M1.2 [5] （ ） M1.2 Q0.3 M1.3 Q0.1 [6] （ ） Q0.1 [7] （ ） I0.6 P M1.3 M1.3 M1.4 Q0.4 I0.7 Q0.3 [8] （ ） Q0.3 I0.7 T37 [9] IN TON 120 PT I0.6 P M1.4 [10] （ ） 20 说明：压边钳进行压紧流程，检测压力值进行控制压钳。
液压冲头进行冲压保压过程，利用计时器控制保压时间达到预期效果。
I0.7 M1.5 I0.4 I0.5 Q0.3 Q0.4
[11] （ ）
Q0.4 P [12] （ ） I0.7 M1.5 I0.7 M1.6 I0.4 Q0.1 Q0.2 （ ） Q0.2 I0.3 P M1.6 [14] （ ） I0.7 I0.4 I0.5 I0.2 Q0.0 Q0.5 [15] （ ）
Q0.5
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液压冲头进行快速回位。
回压过程，泄压后进行压边钳快速回位。
完成整个过程后的液压缸回位顶出板料流程。
[13] 第5章plc软件的设计
梯形图说明：
如上图所示，液压机的控制系统PLC梯形图就是包括上图15个网络图，下面我就每个系统控制的回路来逐渐展开说明。
（1）主液压缸送料过程：
该过程包括网络图[1][2][3][4]，该段网络图的程序有: [1] LD I0.0
O M1.0 AN I0.1 = M1.0 [2] LD I0.2 A I0.4 A I0.5 A KP A M1.0 = M1.1 [3] LD I0.0 AN I0.3 = Q0.0 [4] LD I0.0 O Q0.0 O M1.1 AN I0.3 = Q0.0
该段的过程有，打开按钮开关，进行主液压缸、压边压钳原始位置检测然后进行压
力检测到达一定值时，主液压缸的送料输出继电器得电Q0.0得电，开始进行顶出送料过程。这时停止按钮闭合，形成互锁。板料到位检测I0.3关闭，待到到位时会的电从而结束主液压缸的送料过程。在板料送到冲压位置时，I0.3得电送料关闭，这时就进行下一个步骤。液压机压边固定的过程。
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（2）压边固定过程：
该过程包括[5][6][7]3个网络图，程序如下： [5] LD I0.3 A KP = M1.2 [6] LD M1.2
O Q0.1
AN Q0.3 AN M1.3 LD I0.6 = Q0.1 [7] LD I0.6 A KP = M1.3
该过程是在板料到位后，检测到位I0.3得电，进行压力测试到定植时，压边压紧
控制Q0.1得电开始进行压边工作。在压边时速度要缓慢，这时我采用速度控制器进行控制速度，从而达到相应的要求。在压边压制时对压边压钳的液压动力系统进行压力检测，在压钳夹紧的控制上采用压力控制检测，在压钳达到很大值时表示压钳把板料压紧了，其中为方便记录，我用了代号M的一系列的步骤，方便记录。 （3）液压机冲头冲压过程： 该过程包括[8][9][10]，程序有 [8] LD M1.3 A M1.4 O Q0.3 AN Q0.4 AN I0.7 = Q0.3
[9] LD I0.7
A T37
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第5章plc软件的设计
[10] LD I0.6
A KP = M1.4
该过程进行液压冲头冲压过程，在板料压紧后，Q0.3得电，进行冲头冲压过程此时冲头回位Q0.4闭合形成互锁。在冲压时对速度和压力都有一定的要求，在速度上用速度控制器来控制速度，用压力检测器测量压力值，达到冲压要求在进行冲压。在冲压达到压制结束位置是I0.7得电，这时计时器T37开始计时，为时2分钟进行保压过程，以便使得板料能够完美达到工艺要求。
（4） 液压冲头回位过程：该过程有网络图[13][14]程序有： [11] LD I0.7 A M1.5 A I0.4 O Q0.4 AN I0.5 AN Q0.3 = Q0.4 [12] LD I0.7 A KP = M1.5
液压冲头回位的控制，先对冲头进一步的测压在压值很小容易回位时，由于I0.7得电，I0.4得电，先后压制完成，压钳回位后，液压冲头在一系列收尾后，冲头进行回位，在回位时，液压冲头原始位置检测I0.5闭合，形成互锁，在Q0.4控制后触点到I0.5使其闭合后，停止回位，并且在回位过程中Q0.3一直是闭合形成互锁。 （5）压边压钳回位过程，此过程包含网络图[11][12]，程序有： [13] LD I0.7 A M1.6 O Q0.2 AN I0.4 AN Q0.1 = Q0.2
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[14] LD I0.6 A KP = M1.6
在冲压结束后，I0.7得电，在计时器计时达到2分钟后，先进行泄压过程，从而达到快速回位的过程，Q0.2得电后，与压钳原始位置形成互锁，与压紧控制互锁。回位后整个液压机就在停止压制的状态下，从而进行下一个步骤。 （6）主液压缸退料过程，吃过程包括[15]网络图，有程序： [15] LD I0.7 A I0.4 A I0.5 O Q0.5 AN I0.2 AN Q0.0 = Q0.5
在液压冲头回位后，进行退料过程，这是真个程序的收尾工作，在各个回路中回位输入继电器得电后主液压缸进行退位，送出压制好的板料，这个过程中与主液压缸原始位置检测继电器形成互锁，Q0.0一直关闭，在主液压缸回到原始位置后，板料送出，这时可以停止液压机工作，也可以继续循环整个过程，对新的板料进行压制。
以上就是整个液压机控制系统的PLC改造的梯形图的设计说明，接下来做一些简单的补充： 安全措施：
在进行plc改造时有时也会有紧急情况发生，所以我们就要安排一些安全措施
以备万一，通常情况下我们会用紧急的开关控制在遇到紧急情况是马上停止。还可以加上一些抗干扰技术：
⑴ 故障诊断:系统软件在一定时间中对外界环境检测，如掉电、低电压、锂电池
电压太低与强干扰信号等，发生这种情况是可以及时处理和反映。
⑵ 信号保护和恢复:当偶尔性发生故障时系统能够自动保护PLC内部的信息，一旦故障消失就可以正常继续原先的工作。
⑶增加程序的检查力度，当程序发生错误时立刻报警并且终止运行。
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第5章plc软件的设计
⑷设置警戒时钟WDT:如果程序循环扫描执行时间超过了WDT规定的时间，就说明程序进入死循环这时立即报警并停止执行操作。
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结 语
本课题的研究探讨了液压机的系统改造，初次接到这个任务的时候我还是比较迷茫的，我对plc了解可以说是几乎不懂的，液压机的一些知识我也不是很清楚。在李老师的帮助下老师陪我在图书馆借来几本相关书籍先了解下基本的入门知识，老师耐心的指导我学习相关的专业知识鼓励我耐心学习从零开始，在老师的帮助下我先了解了液压机的一些基本知识再在此基础上我学习plc的一些基本指令和编程的方法，先弄懂一些plc梯形图的看法再来进行液压机的系统改造，对液压机的冲压过程进行控制改造来满足对工艺的一些要求，在方便快捷的基础上更进一步完成更好的突破。
在进行研究设计的时候遇到过很多的麻烦但是在老师和同学的帮助下都得到了很好的解决。在控制压力的时候我就遇到了一些瓶颈，如何控制在一定的压力值的时候液压冲头进行快速冲压，怎样保证压力值的问题？老师建议我采用设计阀的原理进行改造，经过多次的改制终于问题得到解决。在梯形图的设计的时候我就不知道怎样和液压机相连接了液压机的接口和plc的IO接口都是很大的问题，在解决接口的连接时又出现了线路的过程得电的过程和失电的过程怎样判断。到底是要怎样让机器按我们的要求进行工作。这一系列的问题都是在设计时出现的问题。一些得到解决，但是还有一些不是非常清楚，这次设计经过一个月的时间，是我们本科的最后的一次论文设计，很多感慨，很多怀念，记得那些我们一起的日子为毕业论文的日子，和老师探讨的日子，转眼间都成为往事，毕业设计完成了我的本科学习也结束了，但是我们人生的学习刚刚开始，迎接我们的是更多的曲折道路愿我们能够走的更好，谢谢！
这次的毕业设计一共耗时2个多月在这段时间里，每天的忙忙碌碌为生活增添了不少快乐烦恼，每次的瓶颈总让我感觉自己这样那样没学好，哎。在这段时间里虽然空闲很少但是每次的设计过程都让我感到很充实，在以后的工作学习上都要学会自我的充实自己，不要让自己空闲起来，忙忙碌碌的人生才会有很好的精神财富，在冲破每个难关的时候都会有点自己飘飘然的感觉，这就是一种追求，在学习的路上我们要切记不能自足，虽然知足常乐，但是学海无涯。在这次的毕业设计我从一个plc文盲，到能够读懂一些梯形图每一步都是时间积累慢慢学习慢慢探索，一路老师耐心的点播，不懂的地方老师一一指导，一切都向着有利的方向发展，这大概还是比较幸运的吧，在中途的时候也会有点小脾气，这个不会那个不会，怎么办，气馁过，但是细细想来，为什么不会还不是学习的时候不够
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结语
认真使得现在要用时方恨当初没有学好。好在一路的颠簸还是完成了这次的毕业设计，一路艰辛，一路收获。谢谢老师！谢谢！
最后本次的毕业设计圆满结束，路途艰辛，是我一生的财富，我将牢记于心。本科四年的学习即将告一段落，用这篇论文追忆我大学的美好时光，酸甜苦辣，尽在其中。下次回味的时候想起那时的我，青涩。以上就是我的毕业设计全部内容，谢谢！谢谢南工！谢谢逝去的大学时光！
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参考文献
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[7]周万珍，高鸿斌.《PLC分析与设计应用》北京：电子工业出版社，2004.2 [8]陈在平.《可编程序控制器(PLC)系统设计》北京：电子工业出版社，2001.1 [9]戴一平，等《可编程序控制器逻辑控制案例》高等教育出版社，2004.8 [10] 周万珍，高鸿斌．PLC分析与设计应用[M]．北京：电子工业出版社，2004． [11] 陈在平．可编程序控制器(PLC)系统设计[M]．北京：电子工业出版社，2007． [12] 戴一平．可编程序控制器逻辑控制案例[M]．北京：高等教育出版社，2007．
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致谢
致 谢
此次控制改造设计是在李老师的悉心指导下完成的，在我的论文设计过程中遇到了一些问题，都是是老师为我的论文提出了指导性的意见，为我的论文的撰写扶正了方向，在导师的指导下我少走了许多的弯路，使我能够顺利的完成了论文设计。在此，特向我尊敬的老师致以最诚挚的感谢！。他不仅在学习上给予我莫大的启迪和帮助，而且在生活方面也给予我很多的教诲和关心，真正作到了教书育人，为人师表。这一切将使我受益终身。万分感谢！
经过这次设计，我一方面看到了自己的不足，认识到自己所掌握的知识还是不够，没有相关的学习应用能力；另一方面，我也明白了学习知识与应用知识的不同。学过的知识并不代表就会应用，实践是检验一切的关键，只有把学过的知识整理出来，应用到实际当中。学习的关键在于学以致用，学以致用才是最终目的。这次设计让我明白一份耕耘一份收获。在此也向设计过程中给予我帮助和指导的各位老师和同学们表示由衷的谢意！
再次由衷的感谢给予我帮助指导的老师和同学！谢谢你们！
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