摘要
本次毕业设计为压力机总体及控制系统设计。压力机主要由主机、液压系统和电气控制系统三部分组成。本文重点对电气控制系统进行了设计和编程，对压力机主机进行了简单的设计，并设计了压力机控制系统配套电气控制柜。压力机的主机主要由横梁、滑块、工作台、导柱、主缸和顶出缸等组成，通过对主机载荷的分析，对横梁、滑块、工作台和导柱及其互相间的连接进行了简单的设计,进而完成了总体结构设计。由给定设计参数，通过对压力机工作过程的分析,绘制了压力机工作流程图，确定了控制方案，完成了PLC选型、输入输出分配、器件选择及硬件接线等设计过程,并进行了相应的程序分析和编程。对其中的保压过程闭环控制进行了一定的分析计算，确定了一些设计参数。所设计控制系统能实现压力机启停、送料、手动/自动工作和安全互锁等工作要求,保证液压机安全准确工作.最后，本文对专用控制柜进行了设计，包括柜体外形尺寸、室内结构分布、器件安装、通风散热方案等.
关键词 压力机 控制系统 PLC
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ABSTRACT
The graduation design is general structure and control system design of 6300kN hydraulic press。 Hydraulic press mainly composed of three parts: the mainframe， the hydraulic system and the electrical control system。 This paper focuses on the design and programming of the electrical control system, and gives a simple design for the mainframe, and designed the complete electrical control cabinet of the machine。 The mainframe of the hydraulic press is composed by the beam， slider, work table, column guide， main cylinder and a cylinder composed of the top. Through the analysis of load on the mainframe， the paper gives a simple design for the beam, slider， work table and column guide and connections with each other。 From the given parameters， then through analysing the working process of press, drew the press work flowchart， and determined the control scheme. This paper accomplished the design process including selection of PLC model, I/O distribution， selection of component and the hardware connection, etc。 Then the article made the corresponding program analysis and programming. The corresponding closed-loop control of the pressure-keeping progress had been designed and calculated in this paper, and some of its design parameters was determined。 The control system been designed could realize the working requirements of press start and off，，feeding， automatic/manual work and safety interlock， etc， and it could ensure the machine work safely and accurately. Finally， the special control cabinet was designed in this paper, including the cabinet shape dimension， distribution of indoor structure, devices install, ventilation and cooling design, etc.
Keywords： hydraulic press control system PLC
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目录
第1章 绪论 ............................................. 0
1。1 概述 ............................................ 0 1。2 国内外液压机技术发展现状及发展趋势 .............. 1
1。2.1 发展状况 .................................. 1 1。2。2 发展趋势 ................................. 2 1.3 本文研究主要内容 ................................. 3 第2章 压力机总体方案设计 ............................... 4
2。1 压力机的组成 .................................... 4 2.2 压力机的工况特点 ................................. 5 2。3 四柱液压机总体布局方案设计 ...................... 6 2。4 压力机主机零部件设计 ............................ 7
2。4。1 主机载荷分析 ............................. 7 2.4.2 导柱设计 ................................... 7 2.4.3 横梁设计 ................................... 8 2。4.4 滑块设计 .................................. 9 2.4。5 工作台设计 ................................ 9
第3章 压力机电气控制系统设计 .......................... 10
3。1 控制系统方式选择 ............................... 10 3.2 PLC概述 ........................................ 10
3。2.1 PLC的定义 ................................ 10 3。2。2 可编程从控制器的发展史 .................. 11 3.2。3 PLC的发展趋势 ............................ 11 3。2。4 PLC的基本组成 ........................... 12 3。3 压力机控制系统分析 ............................. 12
3。3.1 压力机对控制系统的控制要求 ............... 12 3.3。2 控制系统原理分析设计 ..................... 13 3.4 PLC输入输出量分析 .............................. 13
3.4。1 输入输出分配 ............................. 13
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3.4。2 输入量分析 ............................... 14 3.4.3 输出量分析 ................................ 14 3.5 PLC选型及硬件配备 .............................. 15 3。6 输入输出方式的选择和地址分配 ................... 17
3。6。1 输入输出方式的选择 ...................... 17 3。6。2 输入输出的地址分配 ...................... 17 3。6。3 电气控制系统硬件线路设计 ................ 19 3。6.4 电气设备和元器件选择 ..................... 21 3.7 控制系统软件设计 ................................ 22
3.7.1 工作过程分化 .............................. 22 3。7。2 手动工作子过程分析 ...................... 23 3.7.3 自动工作过程分析 .......................... 23 3。7。4 送料过程分析 ............................ 26 3.7。5 系统工作指令表程序设计 ................... 27 3。7。6 保压过程PID控制过程分析 ................ 28
第4章 压力机电气控制柜设计 ............................ 33
4。1 设计参考 ....................................... 33 4。2 柜体设计 ....................................... 36
4。2.1 柜体外形设计 ............................. 36 4。2.2 柜内隔室设计 ............................. 37 4。2.3 器件安装设计 ............................. 38 4.2。4 散热及安全设计 ........................... 39
总结 ................................................... 40 致谢 ................................................... 41 参考文献 ............................................... 42 附录1 压力机工作梯形图程序 ............................. 44 附录2 三维零件图设计 ................................... 46
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第1章 绪论
1。1 概述
液压压力机是根据帕斯卡原理制成，利用液体压力能来传递能量的机器.液压机一般由主机、操纵系统及泵站三大部分组成.如图1.1所示。泵站是动力源，供给液压机各执行机构及控制机构以高压工作液体;操纵系统属于控制机构，它通过控制工作液体的流向来使个执行几个按照工艺要求完成应有的动作;本体为液压机的执行机构。
图1.1 典型液压压力机结构图
液压机广泛应用于国民经济的各个部门，是一种主要的锻压设备。它具有下列一些特点：
1。 结构上易于得到较大的总压力,较大的工作空间及较长的行程,因此便于压制大型工件及较高的工件；
2。 与锻锤相比，工作平稳，撞击和振动很小，噪音小，对工人健康，厂房低级，周围环境及设备本身都有很大好处；
3. 与机械压力机相比，本体结构比较简单，容易锻造，随着液压元件标准化、系列化、通用化程度的提高,以及专业丁点生产的逐步实现,比较适合与中小厂自行制造；
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4。 随着大功率高轻型的出现,液压机快速性能已经有了很大的提高,工作速度状况越来越适应于更大范围的应用。
1.2 国内外液压机技术发展现状及发展趋势
1。2。1 发展状况
由于液压机的液压系统和整机结构方面,已经比较成熟,国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。微电子技术的飞速发展，为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了可能。相比来讲，国内机型虽种类齐全,但技术含量相对较低，缺乏技术含量高的高档机型，这与机电液一体化,中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。
在国内外液压机产品中，按照控制系统，液压机可分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的传统型液压机;一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机)的高性能液压机。三种类型功能各有差异，应用范围也不尽相同。但总的发展趋势是高速化、智能化. 1）继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方式，其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不强.其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产(如餐具、厨具产品等),其也可组成简单的生产线，但由于电路的限制，稳定性、柔性差。现在，国内许多液压机厂家是以这种机型为主,使用对象多为小型加工厂,或加工精度要求不高的民用产品.国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向以下两种技术含量高的机型组织生产。
2）可编程控制器是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，计算机技术，通讯技术溶为一体的新型工业自动控制装置。目前已被广泛的应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。随着技术的不断发展，可编程序控制器的功能更加丰富。早期的可编程序控制器在功能上只能进行简单的逻辑控制。后来一些厂家开始采用
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微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元（CPU）,从而扩大了控制器的功能，使其不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制。因此,可编程控制器控制方式是介于继电器方式和工业控制机控制方式之间的一种控制方式。可编程控制器有较高的稳定性和灵活性，但在功能方面与工业控制机相比有一定差异。
3）工业控制机控制方式是在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高技术含量的控制方式。这种控制方式以工业控制机或单片/单板机作为主控单元,通过外围接口器件（如A/D,D/A板等）或直接应用数字阀实现对液压系统的控制，同时利用各种传感器组成闭环回路式的控制系统，达到精确控制的目的。
作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距。主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。
在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计。插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用.国外已开始广泛采用封闭式循环油路设计.这种油路设计有效地防止泄油和污染.更重要的防止灰尘、污物、空气、化学物质侵入系统,延长了机器的使用寿命。由于加工工艺等方面的原因，国内采用封闭式循环油路设计的系统还不多见。在安全性方面，国外某些采用微处理器控制的高性能液压机利用软件进行故障的检测和维护.
1。2。2 发展趋势
1)高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 2）机电液一体化.充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。
3）自动化、智能化.微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和
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调整，具有故障预处理的功能。
4）液压元件集成化，标准化.集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染.标准化的元件为机器的维修带来方便。
1.3 本文研究主要内容
本文主要对630吨粉末成型压力机总体及其控制系统进行设计。本文重点设计的是压力机的电气控制系统，简要地设计了压力机主体和电器控制柜及其装配。研究设计过程如下：首先，确定压力机的总体方案,对主机进行设计，确定液压机的总体布局；其次,设计液压机的控制系统,通过工况分析，选择控制方式，设计电气线路，确定电器型号及安装，检验控制系统安全性和合理性等。
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第2章 630KN压力机总体方案设计
2.1 6300KN压力机的组成
完整的压力机应有主机、液压控制系统、电气控制系统组成。以现有630T压力机为蓝本，本次设计也采用传统“三梁四柱”的主机机型，该型主机主要由主缸、横梁、滑块、导柱、工作台组成,其结构图见图2。1。液压控制系统主要由液压泵、执行元件、控制元件、辅助元件等组成。本设计的液压系统的电气控制系统是以可编程控制器(PLC)为主控元件的新型控制方式，主要由PLC、压力变送器、输入电路和输出电路等组成。
图 2.1 压力机主机结构图
1—副油箱 2—横梁 3—主缸 4-导柱 5—顶出缸 6—工作台 7—滑块
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2。2 压力机的工况特点
所设计压力机的主要技术参数如下表：
表2。1 设计参数
参 数 项 参 数 6300KN 1250KN 1000KN 1000mm 355mm 空程下行 滑块速度 工进 回程 顶出 顶出活塞速度 退回 100mm/s 6mm/s 60mm/s 80mm/s 160mm/s 公称压力(最大负载） 主缸回程力 顶出缸顶出力 滑块行程 顶出行程 本压力机根据其工作要求，分为手动和自动工作两种工作模式。两种工作模式的各自的工作过程如下：
自动工作：滑块快进→滑块工进→保压→泄压→滑块回程→顶出缸顶出→顶出缸退回。其工作循环过程见图2.2。
滑块快进 滑块工进 保压
泄压 滑块回程
顶出缸顶出
顶出缸退回
图2.2 压力机自动工作循环过程
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手动工作：滑块启动后可在任意位置手动停止，手动缩回；顶出缸手动顶出，手动退回。
2.3 四柱液压机总体布局方案设计
了解了四柱液压机的组成、工作过程之后，可初步确定压力机的总体布局，布局图如图2.3所示.
图 2。3 四柱液压机总体布局
1 主机 2 副油箱 3 油管 4 液压站 5 电气柜 6 控制台
图2。3为压力机整体布局简图，分为三个部分，即：主机、液压系统、电
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气控制系统.液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱处，使液压站布局结构变得紧凑。电气控制元— 7 —件集中设计在电气柜中.启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上。
2。4 压力机主机零部件设计
2.4。1 主机载荷分析
根据表2.1，本次设计压力机的最大工作负载为6300KN，主缸回程力为1250KN，顶出缸顶出力为1000KN。由于工作时的负载远大于其它工况时的负载，因此在进行载荷设计时，取负载6300KN对压力机进行受力计算。
压力机结构形式为“三梁四柱”式，工进加压的负载作用在横梁和导柱上，受载时横梁受压,导柱受拉，受力如图2。4所示。
导柱横梁
F-负载 T-导柱拉力 图2.4 横梁、导柱受力图
2.4。2 导柱设计
材料选择：导柱在工作过程中主要承受拉力，材料必须具备较高的抗拉强度.导柱材料选择45圆钢，也可选用锻件形式。
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热处理要求：导柱除了承受拉力之外,外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。为了减少导柱表面的磨损,通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐摩性.总的热处理工艺为调质和表面淬火。
理论设计计算：
液压机的最大主题：负载约为6300kN，通过力传递后,最后由四根导柱承受6300kN的拉力,作用在每根导柱上的拉力为1575kN。由许用拉应力公式（2—1)，可计算导柱的安全直径D。
[]式中：
F （2-1) A[]—许用应力；取45钢[]=80~100MPa；
F—轴向拉力； A-横截面积。 即：
4F41.575106ND0.158m
[]3.1480106Pa圆整后取导柱直径D=160mm，考虑到立柱带螺纹部分的应力集中对承载能力的削弱，以及为了防止四根导柱因瞬间的受力不均而被破坏,导柱直径可适当加大,取D=180mm.
结构形式：上、下横梁用立柱调节圆螺母支承，两端用锁紧螺母锁紧。
2.4。3 横梁设计
结构形式：上横梁位于立柱上不，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力.对中小型液压机其结构形式主要有铸造和焊接两种。本次设计的630吨四柱液压机的上横梁采用铸造结构,材料为ZG35.
形状尺寸要求：上横梁通过立柱连接主机机身上半部,并安装工作油缸.为使其组成空间合乎要求，以及活塞平稳运行，因此要求上横梁安装油缸孔的轴
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线与安装油缸的台肩平面应垂直，上横梁与调节圆螺母接触面与主油缸台肩接触应平行，以及立柱穿过孔的的上下平面应平行等. 与油缸的连接方式：依靠圆螺母固定油缸。
2.4.4 滑块设计
滑块主要作用：与主油缸活塞杆连接传递压力机的压力;通过导向套沿导柱导向面上下往复运动；安装工具等。需要较好的强度、刚度及导向结构。滑块材料亦采用ZG35。
结构形式:根据压制工艺的性质,滑块无论如何都不能弯曲，因此滑块常是上面敞开的箱形梁，高度可设计低一点.
形状和尺寸要求：滑块是液压机的主要运动部件，为保证液压机的精度要求，要求四导柱导向套孔轴线应相互平行，它应与连接活塞杆孔的中心线平行；这些孔轴线都应与活动横梁下平面想垂直；与活塞杆接触平面对下面要求平行。 与活塞杆的连接方式：连接方式可分为可动连接和固定连接。固定连接结构是通过活塞端面和以及圆柱面与滑块配合连接成不能具有相对运动的整体.本设计的连接方式是通过活塞杆头螺纹与螺母连接紧固于滑块内。
2.4.5 工作台设计
结构形式：工作台是主机的安装基础。工作中承受机器本身的重量及全部载荷。本设计选材料为ZG35，铸造结构.
形状尺寸要求：工作台是整机的基础性零件，是安装磨具的标准,还要安装顶出缸和其他零部件。因此对工作台面的不平度、各部件安装定位基面均应有必要的技术要求。
与顶出缸的连接方式:采用螺钉及法兰盘将顶出缸固定在工作台上。 固定模具的结构：为了固定模具,一般在工作台面上设有T型槽,按GB158—59标准尺寸进行加工。
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第3章 压力机电气控制系统设计
3.1 控制系统方式选择
由前所述,液压机的控制系统主要有继电器控制方式、可编程控制器控制方式和工业控制计算机控制方式三种类型。其中,传统的继电器控制方式存在较多的不足，设备体积大,在复杂控制系统中可靠性低,维护部方便，节点复杂,通用性和灵活性差;而工业控制计算机（简称工控机）控制方式是新型的高智能控制方式，虽然其强大的运算和处理能力能满足各种复杂的控制过程要求，但其成本也是比较昂贵的。而可编程控制器（PLC）相对于工控机具有很大的成本优势，相对于继电器又具有突出的控制优势,其时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于计算机相连接、维护方便、体积小、质量小、功耗低，等等，目前为各种普通用途中、小型液压机广泛采用。考虑到本设计中的630吨压力机的特点，选择PLC作为控制系统的核心元件。
3。2 PLC概述
3。2.1 PLC的定义
可编程控制器（Programmable Controller,PC或PLC），它是在20世纪70年代以来,在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上发展起来的一种新型工业自动化设备。它以微处理器为核心,集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体,被广泛应用在自动化控制的各个领域中。
1982年2月国际电工委员会（IEC)在颁布可编程控制器标准草案中，对可编程控制器定义为：“一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程的存储器，在其内部存储执行运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字或模拟的输入和输出，来控制各种类型的机械设备和生产过程。”可编程控制器及其有关设备应按易于与工业系统连成
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一个整体和具有扩成功能的原则进行设计。
3.2。2 可编程从控制器的发展史
美国数字设备公司(DEC）于1969年研制成功了第一台可编程控制器PDP—14，并在汽车自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面.从此这一技术在工业领域迅速发展起来.
从第一台PLC诞生,经过几十年的发展，PLC现已发展到第三代.各代的特点与应用范围如下表3.1所示.
表3。1 各代PLC的特点和应用范围
年代 早期:20世纪60年代末～70年代中期 中期：20世纪70年功能特点 采用分立元件和中小规模集成电路CPU，磁芯存储器 增加复杂数值运算和数据处理，远程应用范围 取代电气控制、能同时完成逻辑控制,模拟量控制 适应大型复杂控制系统代中期～80年代中、I/O和通信功能，采用大规模集成电路，需要并用于联网、通信、后期 近期：20世纪80年代中、后期~现在 微处理器，加强自诊断、容错计算 高速大容量多功能,采用32位微处理器，变成语言多样化,通信功能进一步完善，智能化功能模块齐全 监控等场合 构成分级网络控制系统，实现图像动态过程监控，模拟网络资源共享 3。2。3 PLC的发展趋势
随着应用领域的日益扩大,PLC技术及其产品仍在继续发展,主要朝着以下的方面发展。
1）微型化、网络化、开放性; 2）智能模块化；
3）编程语言的标准化和高级化； 4)网络通信功能标准化.
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3.2。4 PLC的基本组成 PLC的硬件构成主要有： 1）中央处理器（CPU）；
2)存储器（系统存储器和用户存储器)； 3）输入、输出接口； 4)电源。
PLC的软件构成包括系统软件和用户程序，其应用程序的编程语言最常用的是梯形图（LAD)和指令表(STL）。
3。3 6300KN压力机控制系统分析
3。3。1 压力机对控制系统的控制要求 1.压力机的基本工作过程
液压机的工作流程由送料车送料、送料车退回、滑块快速下行、慢下加压、保压延时、卸压回程、顶出缸顶出、顶出缸退回9个过程组成。在自动控制的压力机中， 从滑块开始下行至顶出缸退回7个过程可做到全自动依次运行， 只有人工按停止按纽或急停按纽干预方能停车. 2.设备控制要求
压力机的自动控制系统要求能实现自动及手动两种控制方式,在正常工作时选择自动控制方式。
液压机自动工作状态： 将转换开关打到自动工作状态， 按下滑块下行启动按钮，则压力机依以下步骤自动工作. 1） 液压机滑块靠自重快速下行。 2） 液压机滑块慢下加压. 3) 达到设定压力开始保压. 4） 保压延时到卸压回程。
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5） 回程到位后， 延时一定的时间顶出缸顶出。 6） 顶出到位后, 延时一定的时间顶出缸退回。 7) 延时一定的时间进行下一个工作循环。
压力机手动工作状态: 将转换开关打到手动工作状态，手动工作过程如下： 1） 按“压制”、“回程\"按钮， 压力机滑块动作；按“停止”按钮或压下行程开关，滑块停止.
2) 按“顶出”、“退回”按钮， 顶出缸动作, 压下限位开关停止。
其他控制要求:
1） 压力机压制药柱时，为防止防爆门未关闭就加压带来的安全隐患，要求滑块在防爆门关闭的情况下才能下行。
2) 滑块回到原位时，顶出缸才能顶出；同样，顶出缸回到原位，滑块才能下行。
3) 自动保压过程为闭环控制。 4) 保压值可手动设定。 3.3.2 控制系统原理分析设计
由上述的工作过程分析，结合PLC闭环控制的特点，可设计出本压力机工作和控制的原理如图3.1所示。
压力变送器 图3。1 压力机控制原理框图
控制台 PLC控制系统 液压系统 负载 3.4 PLC输入输出量分析
3.4.1 输入输出分配
压力机的控制系统中，各硬件的作用不同，则在控制系统中的位置也不同，
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其中，控制按钮、行程开关和压力变送器系发讯元件,要放在输入端；继电器、接触器、信号灯、电磁阀等为收讯元件,要放在输出端。因此，PLC的输入输出可表示成图3。2.
压力变送器 图3.2 PLC输入输出框图
行 程 开 关 控 制 按 钮 P L C 中 间 继电器 接 触 器 信 号 灯 电 源 电 位 器 电 磁 阀 比 例 阀 3。4.2 输入量分析
本设计压力机的电气控制系统中，需要主电机（用M1表示）启停按钮各一个，送料电机（用M3表示）往返按钮各一个，滑块下行、返回和停止按钮各一个，顶出缸顶出和停止按钮各一个,急停按钮一个，滑块行程限位开关三个，顶出缸限位开关两个，送料车限位开关两个,自动/手动工作切换开关一个，防爆门关闭行程开关一个,保压电动机（用M2表示）可以靠自动工作过程中PLC内部程序控制实现启停，不占用输入口。因此,总计约20个开关输入量。
由于保压过程为闭环控制，需要PLC的模拟量处理，因此初步预计模拟量输入压力传感器（或压力变送器)一个，压力设定电位器一个，共2个模拟输入量。
3。4.3 输出量分析
压力机动力系统共有三个压力机，主电动机为星—三角形启动，需要三个交流接触器;保压电动机直接启动，需要一个交流接触器；送料电动机直接启动,往返（正反转)各需要一个交流接触器；根据压力机的液压系统中电磁阀的数量，
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共有10个电磁线圈，总计约 16个开关输出量。
根据保压过程闭环控制过程及保压回路所用比例阀，需要一路模拟量输出。
3。5 PLC选型及硬件配备
根据上述控制特点，采用小型PLC即可满足功能要求。由于西门子S7-200系列属于小型PLC,其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样。特别是S7-2000PU22＊系列PLC,由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择,所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网络。可用梯形图、语句表和功能图三种语言来编程。且指令功能强，易于掌握、操作方便.近年来,S7—200PLC已在工业各领域得到了广泛的应用。S7-200 CPU22*系列PLC共有五种CPU模块,其各自的技术指标见表3.2。，由于存在模拟量输入输出，需要增加模拟量输入输出模块，在西门子S7-200系列PLC中有专门的模拟量I/O扩展模块。
根据压力机的输入输出量的数量和特点，本系统采用CPU226作为其主机，EM235作为模拟量输入输出扩展模块。EM235的输入输出技术规范如表3。3所示。
表3.2 S7-200的CPU型号
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表3。3 模拟量扩展模块EM235输入输出技术规范
输入技术规范 输入端口数 最大输入电压 最大输入电流 分辨率 输入范电压双极性 围 电流 AD转换时间 模拟量输入阶跃响应 24VDC电压范围 DC输入阻抗 数据字格式 双极性，满量程 单极性，满量程 电压单极性 4 30VDC 32mA 12位A/D转换器 0~10V，0～5V，0～1V,0～50mV,0～100mV,0～50mV 输出技术规范 输出端口数 信号范围 电压输出 电流输出 2 ±10V 0~20mA 分辨率，满量程 电压 12位 11位 ±10V，±5V，±2.5V，±1V， 电流 ±500mV，±250mV,±100mV，精度，25°C ±50mV，±25mV 电压输出 ±5％满量程 0～20mA 电流输出 ±5%满量程 〈250μs 1.5ms到95％ 20.4～28。8 ≥10MΩ电压输入; 25Ω电流输入 -32000~+32000 0～32000 设置时间 最大驱动 电压输出 电流输出 数据字格式 电压 电流 100μs电压输出 2ms电流输出 5000Ω最小 500Ω最大 —32000～+32000 0～+32000
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3.6 输入输出方式的选择和地址分配
3。6。1 输入输出方式的选择
S7-200系列PLC输入端可直接接按钮和行程开关,输出方式有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种，继电器输出的价格便宜,既可以驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强。因此本设计中选用继电器输出方式，由继电器驱动后续交流接触器和电磁阀线圈。由于输出点较多,输出电流较大，因此开关量输出回路采用外接电源，减小PLC负荷.模拟量输入电流较小，可直接输入，模拟量输出电流很小，不足以驱动比例阀，可接比例阀驱动电路放大器.
3.6.2 输入输出的地址分配
由前所述，压力机初步估计约19个开关量输入，两个模拟量输入,16个开关量输出，一个模拟量输出。经分析，输入量中，因为紧急停车按钮的设置是为了处置重大设备或人身事故而采取的紧急停机措施，它应直接作用于总电源的控制器件，如果急停信号通过PLC程序处理，不但占用其1/O点数,而且不利于迅速可靠地处理安全事故,故可将急停按钮设在外部电路中。滑块下行停止按钮和下行限位停止按钮（手动工作）可并联共用一个输入口；防爆门关闭行程开关和滑块下行启动按钮可以串联共用一个输入口。因此，实际只需要17个输入口即可.输入元件地址分配列于表3.4中。
表3.4 输入元件地址分配
开关量输入 控制元件 M1启动按钮 防爆门关闭行程开关 自动/手动工作切换开关
符号 SB1 地址编号 I0。0 SQ1 手动 17
SA I0。1 本科生毕业设计 自动 M1停止按钮 滑块下行启动按钮 滑块慢进加压行程开关 滑块下行手动停止按钮 滑块下行停止行程开关 滑块回程按钮 滑块回程停止限位开关 顶出缸伸出按钮 顶出缸退回按钮 顶出缸伸出停止限位开关 顶出缸退回停止限位开关 M3正转启动按钮 M3反转启动按钮 送料小车送料到位停止限位开关 送料小车退回停止限位开关 模拟量输入 信号名称 压力变送器模拟量信号 电位器模拟量信号 信号类型 4-20mA电流 4—20mA电流 SB2 SB3 SQ2 SB4 I0。2 I0。3 I0。4 I0。5 I0.6 SQ3 SB5 SQ4 SB6 SB7 SQ5 SQ6 SB8 SB9 SQ7 SQ8 I0。7 I1。0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1。6 I1.7 I2。0 地址编号 AIW0 AIW1 输出口接继电器,仍为16个输出。输入输出的地址分配如下表3。5所示.
表3。5 输出元件地址分配
开关量输出 继电器所驱动元件 输出继电器编号 名称 18
地址编号 符号
本科生毕业设计 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 KA9 KA10 KA11 KA12 KA13 KA14 KA15 KA16 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 电磁阀 模拟量输出 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA8 YA9 YA10 Q0.0 Q0.1 Q0。2 Q0。3 Q0。4 Q0.5 Q0。6 Q0.7 Q1。0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1。5 Q1。6 Q1。7 输出信号 比例阀控制信号 信号类型 0—20mA电流 地址编号 AQW0 3.6.3 电气控制系统硬件线路设计
根据压力机控制系统特点，设计出控制系统硬件线路图如图3.3和图3.4。
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图3。3 PLC外部I/O接线图
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图3.4 主电路接线图
3.6.4 电气设备和元器件选择
由硬件线路图中所列元件,考虑到压力机控制系统中各部分对电压、电流和功率的要求，确定各电气设备和元器件清单列于表3。6中。
表3。6 电气设备及元器件清单
名称 电动机 电动机 电动机 交流接触器 交流接触器 交流接触器 断路器 断路器 熔断器 熔断器 熔断器 热继电器 热继电器 热继电器 按钮开关 按钮开关 代号 M1 M2 M3 KM、KM1 KM(2，3） KM（4，5,6） QF1 QF2 FU、FU1 FU（2,3） FU(4,5) FR1 FR2 FR3 SB SB（1,3，6，8) 按钮开关 按钮开关
型号规格 Y225L-4 YH160M1 Y160M-6 CJX1-110 CJX1—63 CJX1-45 DZ20Y-400/3 DZ15—40/2 RL1-200/200A RL1—60/60A RL1-15/6A JR16-60/3D 120A 75～120 JR16—60/3D 32A 20～32 JR16-60/3D 22A 14～22 LAY3—11ZS/1 ,红色 LAY3-11D ,绿色 数量 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 1 1 1 1 4 SB（2,4） SB（5，7，9) 21
LAY3—11 ，红色 LAY3-11 ，黑色 2 3 本科生毕业设计 旋钮开个 行程开关 行程开关 整流变压器 信号灯 信号灯 中间继电器 电位器 压力变送器 比例溢流阀 比例放大器 SA SQ（1，3~7） SQ2 VC HL，HL（1～4） HL（5～14) YA（1～10） RP AD LAY3—22X/3 ，黑色 LXK3-20S/B LXK3—20H/H1 BKZ—5—～380/-24 AD0—5，220V,1.5W,红色 DH16-51，24V,2W,绿色 HHC68B—2Z WWX0。25-1 CYB-ZH801 DBEM10—30/31。5Y/2 VT2000 1 6 1 1 5 10 16 1 1 1 1 3。7 控制系统软件设计
3。7。1 工作过程分化
在设计系统工作程序之前，首先要对系统的工作过程进行详细的分析.本压力机有自动和手动两种工作模式，再加上送料过程，可将总工作分为三个子部分，即自动工作子过程、手动工作子过程和送料子过程.系统工作总过程流程图如图3.5所示。
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图3.5 压力机工作总流程图
在程序设计过程中，可按照总工作要求进行总体把握，然后对各子过程工总详细过程进行分析，最后编出完整程序。
3。7.2 手动工作子过程分析
由本章第3节中对手动工作过程的描述,结合输入输出地址分配特点，绘出图3.6所示的手动工作子过程流程图。
3。7.3 自动工作过程分析
由本章第3节中对自动工作过程的描述,结合输入输出地址分配特点，绘出图3.7所示的自动工作子过程流程图.
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图3.6 手动工作过程流程图
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图3.7 自动工作过程流程图
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3.7。4 送料过程分析
送料过程中，按下送料开关，送料小车前进至卸料点停止；卸料完毕,按下退回按钮，送料小车退回至原位停止。该过程的流程图如图3.8所示。
图3。8 送料过程流程图
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3。7.5 系统工作指令表程序设计
在设计系统共走梯形图程序之前，首先要了解压力机液压系统工作原理和各电器元件及电磁阀动作顺序。图3.8是所设计压力机的液压系统原理图;表3.7为电器元件和电磁阀动作表。
图3。8 压力机液压系统原理图 表3.7 电器元件和电磁阀动作表
工作序动作名称 过程 号 急停 1 电机1 紧急停车 电动机M1启动 电动机M1停止 送料车前进 送料车停止，卸料 元件 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 SB SB1 SB2 SB8 SQ7 27
发讯电磁铁YA（+表示得电动作） 电动机M + 启停 2 1 送料 2
+ 本科生毕业设计 3 4 1 2 3 手 4 动 工 作 5 6 7 8 1 2 自 动 工 作 3 4 送料车退回 送料车退回停止 滑块下行 滑块停止 滑块回程 滑块回程停止 顶出缸顶出 顶出缸顶出停止 顶出缸退回 顶出缸退回停止 滑块快速下行 滑块慢速下行并加压 保压 滑块泄压回程 SB9 SQ8 + SB3 + + SB4/SQ3 + + + + + + + + + SB5 + + SQ4 SB6 + SQ5 + SB7 + SQ6 + SB3 + + SQ2 + + 压力变送器 PLC 计时器 + + + + + + + + + + + + + + + 顶出缸顶出 SQ4 + 5 滑块回程停止， + 6 顶出缸顶出停止并延时 SQ5 7 8 顶出缸退回 顶出缸退回停止 PLC 计时器 + + + SQ6 根据液压原理图和各器件动作表，可以设计出相应的指令表程序，见附录1。 3.7.6 保压过程PID控制过程分析
在上面的指令表程序中，保压过程启动后，用插入子程序的方式表示了保压过程,其具体保压过程中涉及到了PID控制，现在对其进行粗略分析。
1。 PID控制的原理
PID控制原理可以用公式（3—1)表明:
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YnKcxKixdtKd式中，Yn——PID回路的输出,是时间的函数； Kc——PID回路的增益，也叫比例常数; Ki——积分项的比例常数； Kd——微分项的比例常数;
Minitial——PID回路输出的初始值; x——给定值与过程变量的差值。
dxMinitial （3—1） dt 在PLC中要实现PID控制，必须对这个式子进行离散化处理.由于上式中的微分项和积分项在微机中不能直接准确计算，只能用数值计算的方法逼近，如果采样周期取得足够小，离散后的控制过程与连续控制十分接近。
西门子S7—200系列PLC中有对应的PID指令，只需要确定上式中的三个比例常数及采样频率即可编出系统所需要的模拟控制子程序。
本系统采用的是S7200系列PLC配套的EM235模拟量输入输出扩展模块，来实现被测压力信号的模拟量输入和控制比例阀的模拟量输出。EM235的输入/输出均编程为0～20m A范围,压力变送器检测的压力信号（4～20 mA电流)，经EM235转换成数字信号送入PLC，与电位器设定的压力信号（4～20mA电流，也经EM235转换成数字量)进行比较处理后,通过PID调节运算,得到一定函数关系对应的数字信号，再经EM235模块转换成模拟的电流信号输出给比例放大器，再经比例放大器将放大后的电流输送到比例阀线圈，从而调节液压回路流量，达到压力控制的目的。
2. PID控制中所用到的技术参数
本设计中有两路模拟量输入，压力检测信号为主信号，电位器信号为比较信号。压力检测信号的特点与所选用的压力变送器性能特点相关，设计中选用的CYB-ZH801陶瓷压力变送器的具体型号为CYB—ZH801L2J2S1W1A1H1,其性能特点列于表3。8中.
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表3.8 CYB—ZH801压力变送器技术参数
测量范围 输出 供电电压 精度（%FS) 压力过载 压力接头 结构形式 0～10KPa···35MPa 4～20mA,1~5V，0～5V 24V±15V(DC） ±0.25.，±0.5 量程的1.2倍 M20×1.5,1/2NPT，1/4NPT 普通，指针显示，液晶显示 本设计中选用0～32MPa量程，4～20mA电流输出，则其输出特性如下图3。10所示。
图3。10 变送器输出特性
由输出特性，得出输入输出的比例系数
KΔI16mA0.5mA/MPa ΔP32MPa初始输出电流为4mA，则该变送器检测压力与输出电流信号的关系如下： I0.4mA0.5mA/MPa•P （3-2） 式(3—2)中,I是输出电流，P是检测压力。这些参数可作为工程计算的参考,以确定式(3—1）中的各系数。
设计中选用的电位器为WS-1型有机实芯式电位器,功率1W，阻值范围100Ω~4。7MΩ。本设计需要选择的阻值范围可由式（3-3）确定。
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R所用电压为24V直流，则
RmaxRminU （3—3） I24V2460006k4mA4103 24V2412001.2k20mA20103于是要选择的电位器工作阻值范围为1.2～6kΩ。
对应所要设定的压力调节范围0～32MPa，电位器要调节的阻值与压力设定值之间的关系可表示为图3。11。
图3。11 电位器阻值与设定压力关系图
由图3.11, 电位器阻值变化与设定压力之间的比例系数为
Kr/pR12006000150/MPa P32MPa初始电阻为6000Ω，则可得到电位器阻值与设定压力之间的关系如下式（3-4）所示.
R6000150/MPa•P设定 （3-4） 式（3—4）中，R为电位器工作阻值，P设定是压力机保压工作设定值。
3. PID控制流程图设计
使用PID指令的关键是对输入信号的采集和转换过程以及输出信号的转换。实际运用中，PID指令的控制程序包括一个初始化程序和PID回路表加载程序以及中断处理子程序和PID启动子程序。其流程如图3.12所示。
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（a） （b）
a. 初始化子程序框图 b。 PID控制中断程序框图
图3。12 PID控制流程图
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第4章 压力机电气控制柜设计
本设计中的电气控制系统配套对应一个专用控制柜，以用来安置PLC、接触器等电器元件和实现电源配备，它是电源、输电设备和压力机之间能量传送的纽带。
4.1 设计参考
目前市场上流行的开关柜型号很多，归纳起来与本设计相近的低压开关柜有以下几种型号：
1. GGD系列
GGD是交流低压配电、电器元件固定安装固定安装、动力用系列柜的统称。
用途:GGD型交流低压配电柜适用于变电站、发电厂、厂矿企业等电力用户的交流50Hz，额定工作电压380V，额定工作电流1000—3150A的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。
结构特点：GGD型交流低压配电柜的柜体采用通用柜形式，构架用8MF冷弯型钢局部焊接组装而成，并有20模的安装孔,通用系数高。 GGD柜充分考虑散热问题。在柜体上下两端均有不同数量的散热槽孔，当柜内电器元件发热后，热量上升，通过上端槽孔排出，而冷风不断地由下端槽孔补充进柜,使密封的柜体自下而上形成一个自然通风道，达到散热的目的.GGD柜按照现代化工业产品造型设计的要求，采用黄金分割比的方法设计柜体外形和各部分的分割尺寸，使整柜美观大方，面目一新。柜体的顶盖在需要时可拆除，便于现场主母线的装配和调整，柜顶的四角装有吊环，用于起吊和装运。柜体的防护等级为IP30，用户也可根据环境的要求在IP20—IP40之间选择。
2。 GCK系列
GCK低压抽出式开关柜（以下简称开关柜）由动力配电中心(PC)柜和电动机
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控制中心（MCC）两部分组成。该装置适用于交流50(60）HZ、额定工作电压小于等于660V、额定电流4000A及以下的控配电系统,作为动力配电、电动机控制及照明等配电设备。
结构特点：整柜采用拼装式组合结构，模数孔安装，零部件通用性强，适用性好，标准化程度高.柜体上部为母线室、前部为电器室、后部为电缆进出线室,各室间有钢板或绝缘板作隔离，以保证安全.MCC柜抽屉小室的门与断路器或隔离开关的操作手柄设有机械联锁，只有手柄在分断位置时门才能开启。受电开关、联络开关及MCC柜的抽屉具有三个位置:接通位置、试验位置、断开位置。开关柜的顶部根据受电需要可装母线桥.
3. GCX系列
GCS型低压抽出式开关柜使用于三相交流频率为50Hz，额定工作电压为400V(690V）,额定电流为4000A及以下的发、供电系统中的作为动力、配电和电动机集中控制、电容补偿之用.广泛应用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等场所，也可用在大型发电厂，石化系统等自动化程度高，要求与计算机接口的场所。
结构特点:框架采用8MF型开口型钢，主构架上安装模数为E=20mm和100mm的Φ9。2mm的安装孔,使得框架组装灵活方便。开关柜的各功能室相互隔离,其隔室分为功能单元室、母线室和电缆室。各室的作用相对独立。水平母线采用柜后平置式排列方式，以增强母线抗电动力的能力，是使主电路具备高短路强度能力的基本措施。电缆隔室的设计使电缆上、下进出均十分方便.抽屉高度的模数为160mm。抽屉改变仅在高度尺寸上变化，其宽度、深度尺寸不变.相同功能单元的抽屉具有良好的互换性。单元回路额定电流400A及以下。抽屉面板具有分、合、试验、抽出等位置的明显标志。抽屉单元设有机械联锁装置。抽屉单元为主体，同时具有抽出式和固定性,可以混合组合，任意使用。柜体的防护等级为IP30 IP40,还可以按用户需要选用.
4. MNS系列
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MNS型低压抽出式成套开关设备（以下简称开关柜)为适应电力工业发展的需求，参考国外MNS系列低压开关柜设计并加以改进开发的高级型低压开关柜，该产品符合国家标准GB7251、VDE660和ZBK36001—89《低压抽出式成套开关设备》、国际标准IEC439规定MNS型低压开关柜适应各种供电、配电的需要，能广泛用于发电厂、变电站、工矿企业、大楼宾馆、市政建设等各种低压配电系统.
结构特点：MNS型低压开关柜框架为组合式结构，基本骨架由C型钢材组装而成。柜架的全部结构件经过镀锌处理，通过自攻锁紧螺钉或8。8级六角螺栓坚固连接成基本柜架，加上对应于方案变化的门、隔板、安装支架以及母线功能单元等部件组装成完整的开关柜。开关柜内部尺寸、零部件尺寸、隔室尺寸均按照模数化（E=25mm）变化。 MNS型组合式低压开关柜的每一个柜体分隔为三个室，即水平母线室（在柜后部)，抽屉小室（在柜前部)，电缆室（在柜下部或柜前右边)。室与室之间用钢板或高强度阻燃塑料功能板相互隔开，上下层抽屉之间有带通风孔的金属板隔离，以有效防止开关元件因故障引起的飞弧或母线与其它线路短路造成的事故。MNS型低压开关柜的结构设计可满足各种进出线方案要求：上进上出、上进下出、下进上出、下进下出.设计紧凑：以较小的空间容纳较多的功能单元。结构件通用性强、组装灵活，以E=25mm为模数，结构及抽出式单元可以任意组合，以满足系统设计的需要.母线用高强度阻燃型、高绝缘强度的塑料功能板保护，具有抗故障电弧性能，使运行维修安全可靠。各种大小抽屉的机械联锁机构符合标准规定，有连接、试验、分离三个明显的位置，安全可靠。
采用标准模块设计:分别可组成保护、操作、转换、控制、调节、测定、指示等标准单元，可以根据要求任意组装。通用化、标准化程度高，装配方便.具有可靠的质量保证。柜体可按工作环境的不同要求选用相诮的防护等级。
5. MCS系列
MCS智能型低压抽出式开关柜是一种融合了其它低压产品的优点而开发的
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高级型产品，适用于电厂、石油化工、冶金、电信、轻工、纺织、高层建筑和其它民用、工矿企业的三相交流50HZ，60HZ,额定电压380V，额定电流4000A及以下的三相四(五）线制电力系统配电系统,在大型发电厂、石化、电信系统等自动化程度高，要求与计算机接口的场所,作为发、供电系统中的配电、电动机集中控制、无功功率补偿的低压配电装置。
结构特点：开关柜的基本框架采用C型（或8MF型）开口型钢组装而成，
外型统一、精度高、抽屉互换性好。MCC柜宽度只有600mm，使用空间大，可容纳更多的功能单元，节约建设用地。柜内元件可根据用户不同需求，配置各种型号的开关，更好的保证产品高的可靠性。装置可预留自动化接口，也可把智能模块安装在开关柜上，实现遥信、遥测、遥控等三遥功能.每个抽屉上均装有一专门设计的操作机构，用于分断和闭合开关，并具备机械联锁等多种防误操作功能.
4。2 柜体设计
参考常用低压开关柜的结构特点,结合本设计电气系统中所用电器件的类型特点，可以对柜体做如下设计.
4。2。1 柜体外形设计
本设计电气系统有三个电机，额定功率分别为45KW、11KW、7.5KW，则总功率约为75KW；三个电机的额定电流分别为85。5A、22。4A、16。7A,总电流约为125A.主电机为星—三角形降压启动，其他两电机直接全压启动。综合考虑所需交流接触器数目及散热情况，再加上PLC、断路器、变压器等尺寸较大，发热较大等特点，选用的柜体主尺寸为：H×L×D=2000×1000×600。其外形如图4.1所示。
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图4.1 柜体外形图
1 把手 2 标签框 3 开关指示窗 4 电表 5 顶档盖 6 指示灯 7 控制按钮 8 控制面板 9 标签框 10 前门
4。2.2 柜内隔室设计
需要装入柜中的电器件包括:交流接触器、PLC、熔断器、热继电器、断路器、中间继电器、变压器和一些接线端子等.这些器件中，划分隔室时，需要考虑的问题有：断路器属常控件，放在易于人手拉动的地方为宜；不同用电电源的器件宜分开安装;PLC外接中间继电器，两者不宜相距太远；大质量器件,宜安置在柜体下方；发热件相互间要避开热对流方向；器件要便于接线；控制面板对应元件宜单独成室；等等.综合考虑，设计柜内隔室如图4.2所示。
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图4。2 控制柜隔室划分示意图
1 底室 2 下隔室 3 右隔室 4 左隔室 5 上隔室 6 隔板/安装板 7 后室空间
图4.2中，下隔室安装接触器、热继电器、熔断器等；右隔室安装PLC、中间继电器和整流变压器；左隔室安装断路器；上隔室安装各电表及按钮和指示灯；后室空间为母线安装空间.
4.2。3 器件安装设计
划分好了隔室，即可对各器件安装进行设计。
底室主要用来散热，亦可用于备用零部件的存储,不安装工作电器件. 下隔室中，接触器质量和发热均较大，可并排安装在下室靠下部位，相互之间的横向距离均衡适当，以保证散热和避免相互电弧影响.接触器接线端子安装在接触器上方,方便接线。热继电器固定于安装架安装在下室中部，与接触器隔开适当距离。三相交流电熔断器系经常更换器件，安装在下室上部，与顶板和热继电器隔开适当距离,方便置换。热继电器和熔断器右上侧均安装适量端口的接线端子。
左隔室并排靠中安装两个断路器，开关触头对应柜门上的开关指示窗，便
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于在不打开柜门的情况下查看断路器通断。接线端子安装于右上侧。
右隔室中安装PLC、整流变压器和中间继电器，方便这三者之间的接线。PLC安装要考虑下列问题：①不要设置在柜内热空气聚集的最上部;②为确保通风空间，上下部要和其他的设备、配线管等之间应维持充分的间隔距离；③不要在指定以外的方向进行安装（如纵向或上下颠倒），否则会造成PLC内部的异常发热；④不要安装在加热器、变压器、大容量电阻等发热量大的设备正上方;⑤避开阳光直射的地方。整流变压器发热较大,因此它与PLC不能竖排并排，可将其安装在右隔室左侧，其上方安装直流熔断器;右侧上部安装PLC及其扩展模块,右侧下部安装中间继电器。上述三者之间均保证适当距离,接线端子安装于右上侧。
上室主要用来安装各电表、控制按钮和指示灯。电表高度较按钮和指示灯大,因此电表和后两者分装在不同的安装板上。电表指针面要离控制面板视窗较近但不可伸出；按钮和指示灯的端面要伸出控制面板之外。
后室空间为富裕柜深，其作用有二:一，保证充分的通风和散热空间；二，布置母线。
具体安装方式及安装尺寸见于控制柜装配图中。 4.2。4 散热及安全设计
控制柜中有较多发热元件，要考虑其通风散热处理方式。因此，在柜体底室门板上，柜体侧面及背面均开设适当散热孔,开孔位置应对应各主要发热元件的位置，以便通风散热。柜顶开大面积通风网板，为防尘土及杂物，柜顶上部设挡板。另外，控制柜需安置于室内阴凉处，且与压力机保持适当距离，减少震动对其影响。柜体用地脚螺栓固定，防止意外倾倒。等等。
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总结
本次毕业设计设计的核心是6300KN压力机电气控制系统，对压力机的控制系统进行了详细的设计,包括压力机控制系统分析、PLC选型和I/O口分配、电器元件的选择、梯形图程序的设计等,并设计了相应的电气控制柜及电器件装配。对压力机总体结构进行了简单的设计,并对其中的滑块零件进行了典型设计。设计中，通过查阅参考资料和对系统工作过程进行分析拟定了电气控制系统原理图，设计了控制系统硬件线路图，进行了电器元件的选择，设计出了工作过程中的主要程序；对保压过程的PID控制也进行了相应的简要计算，设计了程序流程图.本次设计时间仓促，实践经验不足，设计结果肯定存在一定的不足之处，但该设计的电气控制系统大体可以满足压力机对粉末成型工作的工作要求。
设计过程中，通过不断的查阅资料和学习相应知识，我获益良多.设计中涉及了材料力学、高等数学、机械设计、工程材料、电工技术、机电控制、PLC、CAD制图及三维CATIA设计等诸多学科的知识，有课堂上学过的,也有课本上没有，需要自己查阅自学的知识。因此,这次设计是大学四年所学知识的一次综合运用过程,温故而知新，不仅巩固了以往所学，更近一步接近了完整的实践过程，学到了非常受用的新东西。毕业设计培养了我们搜集、阅读和综合分析参考资料,运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高了计算、绘图等基本技能；掌握了设计的一般程序和方法，进一步学习了现代设计方法；树立了正确的设计思想及严肃认真的工作作风，为今后的继续学习深造和进一步发展奠定了十分重要的基础。总之,本次设计意义重大，不胜枚举，实是不可多得的人生历程。
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致谢
为期半年左右的毕业设计即将结束，面临答辩.由于所学知识的局限和实践经验的匮乏，加上时间仓促,本次设计难免有考虑不周的地方。在设计的过程中，指导老师张老师定期检查我的设计进度并加以指导，纠正我的错误,改进我的设计方案，使我能顺利完成毕业设计。开题伊始，张老师就给我们提供了尽可能多的帮助，使我们不至于迷茫,对设计有了总体的明确把握;设计后期，张老师对我们设计中错误和不周进行耐心纠正，细心检查图纸中的错误，所指皆为极易疏忽的地方或重点难点，其渊博的知识、丰富的经验、不辞辛劳的品格令我折服。在此对张萃老师表示衷心感谢！
同时，我也要感谢大学四年来曾经教育过我的老师们,没有他们的教导我也积累不了现在的知识，也就完成不了这次毕业设计，在此对这些亲爱的老师们表示感谢！设计中查阅资料得益匪浅，对这些资料的作者也致以真挚的敬意！
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参考文献
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[12] 机械设计手册编委会。 机械设计手册（单行本）液压传动控制. 机械工业出版社，2007
［13] 董景新。 控制工程基础。 清华大学出版社， 2007
［14］ 杨帮文. 新型传感器和变送器实用手册. 电子工业出版社，2008 ［15] 杨帮文. 最新传感器实用手册. 人民邮电出版社,2004
[16] 张洪润主编. 传感器应用设计300例。 北京航空航天大学出版社,2008
［17］ 常用供配电设备选型手册编委会。 常用供配电设备选型手册（第一分册)低压电器。 煤炭工业出版社，1998
［18］ 寇尊权，王多主编．机械设计课程设计。 机械工业出版社，2008 ［19］ 谭庆昌，赵洪志主编. 机械设计。 高等教育出版社,2008 ［20] 侯洪生主编. 计算机绘图实用教程。 科学出版社,2005 [21] 侯洪生主编. 机械工程图学. 科学出版社, 2001
［22］ 聂毓琴，孟广伟。 材料力学。 机械工业出版社,2004
[23］ 天津市锻压机床厂. 中小型液压机设计计算—主机的设计计算。 天津人民出版社,1977 [24］ SIMATICS7—200可编程序控制器系统手册. 西门子(中国）有限公司，2008
42
本科生毕业设计
[25] 最新低压开关柜外形与主电路方案设计选用标准图集。 中国电力出版社. 2006
[26] 杨杰，戴士杰，李慨，李铁军,岳宏. 专用液压机及其控制系统设计. 液压与气动。 2002(5）：15~17
[27］ 王丽伟，刘轩．用PLC实现压机的自动控制．洛阳大学学报．2006，21(2）:72~76
[28］ SIMATIC AG.SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual. 2000
［29] David，G。Johnson. Programmable Contorller for Factory Automation。 Marcel Dekker Inc，1997
[30］ Boldy。A.P。 Current state of technology in hydraulic machinery， 1989 [31] Erik Trostmann。 Water Hydraulics ControlTeehno1ogy 。New York： Mareel Dekker Inc,1996
43
本科生毕业设计
附录1 压力机工作指令表程序 电机启动： LD I0。0 O Q0.0 ALD
AN I0.3 = Q0.0 AN Q0.2
= T37，+80 LD M0。0 LPS
AN T37 AN Q0.2 = Q0。1 LRD
AN Q0.1 AN Q0。2 TON T38,+10 LPP
LD T38 O Q0.2 ALD
= Q0.2
手动工作过程： LD I0.1 AN I0.2 = M0。1 LD M0。1 LPS
A I0。4 O M0。2 ALD
A I1.4 = M0.2 LRD
LD M0。2 AN M0.3
= Q0.6 = Q0。7 LRD
LD I0。6 = M0.3 LRD
LD I0。7 O M0。4 ALD
= M0.4 LRD
LD M0.4 AN M0.5 = Q0.6 = Q1.0 LRD
LD I1。0 = M0.5 LRD
LD I1。1 O M0.6 ALD
A I1.0 = M0.6 LRD
LD M0.6 AN M0。7 = Q0。6 = Q1.2 LRD
LD I1。3 = M0.7 LRD
LD I1。2 O M1。0 ALD
= M1.0
44
LRD
LD M1.0 AN M1.1 = Q0。6 = Q1。1 LPP
LD I1。4 = M1.1
自动工作过程 （开始至保压): LD I0。2 AN I0.1 = M1.2 LD M1。2 LPS
A I0。4 O M1。3 ALD
= M1。3 LRD
LD M1.3 AN M1。5 = Q0.6 = Q0.7 AN M1。4 = Q0。3 LRD
LD I0。5 O M1.4 ALD
= M1。4 LRD
LD M1。4 O Q1。4 ALD
= Q1。4
本科生毕业设计
AN M2.1 = Q0.5 LRD
LD Q1。4 A SM1.5 MOVR VD0，VD1 AENO
= M1。6 LRD
LD M1。6 ＊R 0.9,VD2 AENO
= M1.7 LRD
LD M1.7 O Q0。6 AR>= VD1，VD2 = Q0.6 = M1。5 LRD
LD Q1.6
*R 0。99，VD1 AENO
= M2。0 LPP
LD M2。0 AR>= VD0，VD1 TON T39，+100 CALL SBR_0
自动过程2(保 压结束后至工作 结束）：
LD M1。2 LPS
A T39 AN M2。2 = Q0.6 AN M2。1 = Q1。4 LRD
LD I1。0 O M2。1 ALD
= M2.1 LRD
LD M2。1 O Q1.2 ALD
AN M2.2 = Q1。2 LRD
LD I1.3 O M2.2 ALD
= M2。2 LRD
A M2。2 TON T40， +80
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LRD
A T40 AN M2。3 = Q0.6 = Q1.1 = Q1.5 LPP
LD I1。4 O M2。3 ALD
= M2.3
送料子过程： LD I1。6 O M2。6 ALD
AN I1.0 AN I1.4 = M2。6 LD M2。6 LPS
AN I1。5 AN M2。7 = Q0.5 LRD
LD I2.0 O M2。7 ALD
= M2。7
本科生毕业设计
附录2 三维零件图设计
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