摘 要本次設(shè)計是圍繞節(jié)能、環(huán)保熱點來展開研究，設(shè)計了由 PLC 系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)來完成動作的垃圾壓榨機。 本次課題選用液壓傳動來作為其動作裝置，具有傳統(tǒng)的液壓傳動的優(yōu)勢，如穩(wěn)定性好，傳動效率高。同時，也在系統(tǒng)中加入了監(jiān)測壓力表等設(shè)備，更好的保證了系統(tǒng)能穩(wěn)定的運行，同時也為維修提供了方便。在設(shè)計過程中，通過要求的壓力及流量等，選擇了當今標準液壓器件，以保證一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，以便更換器件，保證工作連續(xù)性。由于此次設(shè)計的垃圾壓榨機工作環(huán)境比較差，需要的適應(yīng)性強，可靠性高，抗干擾能力強的控制系統(tǒng)，所以本次課題的控制系統(tǒng)采用的是 C20P 系列 PLC。C20P 輸入輸出繼電器點數(shù)為 20 點其中輸入繼電器 12 點，輸出繼電器為 8 點。其中 3 個輸入點由行程開關(guān)控制，來保證動作位置。急停，啟動，停止各一個輸入點，還有一個壓力繼電器來控制快進轉(zhuǎn)工進的動作過程。輸出繼電器用來控制電磁閥的電磁鐵。關(guān)鍵字：液壓系統(tǒng) 垃圾處理 壓榨機 PLC ABSTRACTThis issue is a focus on energy saving, environmental protection and hot spots to expand the research, design by the PLC control system, hydraulic system to complete the movement of waste crushing machines. The topic chosen as the action of hydraulic transmission equipment, hydraulic transmission with traditional advantages, such as good stability, transmission and high efficiency. , It is also added to the system of monitoring pressure gauges and other equipment, and better able to guarantee a stable operation of the system, and also for the maintenance of convenience. In the design process, by the required pressure and feed speed, etc., choose the standard of today's hydraulic components to ensure that once the equipment failurer to replace the device, to ensure continuity.As the current design of garbage squeezing machine working environment is poor, the conditions of adaptability, high reliability and strong anti-interference ability of control system are needed, so this issue of the control system is the C20P series PLC. C20P input and output relay points for 20 points including 12-point type relay, the output relay for 8 points， in which three input points from the trip switch control, to ensure that action here. Emergency stop, start, stop each one input point, there is a pressure relay to control the fast-forward the process of changing jobs into the action. Output relay used to control the solenoid valve solenoid. Key word：Hydraulic systems PLC Compressors Waste目 錄第一章.緒論 .11.1 垃圾處理市場分析 .11.2.國內(nèi)外垃圾處理現(xiàn)狀 11.3 垃圾壓榨機簡介 .2第二章.液壓 系統(tǒng)的設(shè)計 52.1 壓榨機的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 .52.2 垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)設(shè)計 .52.3 液壓系統(tǒng)主要元件作用及型號選擇 .62.4.液壓系統(tǒng)原理動作 7第三章.控制系統(tǒng)的 設(shè)計 .113.1 PLC 結(jié)構(gòu)及 簡介 113.2 PLC 的型號選擇與接口連接極其動作 123.3 下面是具體的指令語句表及解釋 15第四章.液壓系統(tǒng)型號選擇與安全性校驗 .174.1 液壓缸的 參數(shù)計算 174.2 泵的參數(shù)計算 18謝 辭 19參考文 獻 211第一章.緒論垃圾是人類日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物，由于排出量大，成分復雜多樣，給處理和利用帶來困難，如不能及時處理或處理不當，就會污染環(huán)境，影響環(huán)境衛(wèi)生。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除，并進行無害化處理，最后加以合理的利用。當今廣泛應(yīng)用的垃圾處理方法是衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒。垃圾處理的目的是無害化、資源化和減量化。1.1 垃圾處理市場分析在城市化進程中，垃圾作為城市代謝的產(chǎn)物曾經(jīng)是城市發(fā)展的負擔，世界上許多城市均有過垃圾圍城的局面。而如今，垃圾被認為是最具開發(fā)潛力的、永不枯竭的“城市礦藏” ，是“放錯地方的資源” 。這既是對垃圾認識的深入和深化，也是城市發(fā)展的必然要求。中國垃圾處理行業(yè)起步晚，但通過近年來的發(fā)展，我國垃圾處理產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，垃圾處理市場容量有了顯著增加，市場滲透率迅速提高，進入環(huán)衛(wèi)行業(yè)的企業(yè)數(shù)量也在迅猛增加?，F(xiàn)在我國的垃圾處理市場已經(jīng)從導入期進入到成長期，并正向成熟期邁進。2007 年 1-11 月，我國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業(yè)累計實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值61,149,109 千元，比上年同期增長了 58.75%；累計實現(xiàn)產(chǎn)品銷售收入 59,540,739 千元，比上年同期增長了 53.58%；累計實現(xiàn)利潤總額 1,614,130 千元，比上年同期增長了 51.17%。2008 年 1-8 月，我國廢棄資源和廢舊材料回收加工行業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值64,530,292 千元，比上年同期增長了 57.42%；實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入 62,446,110 千元，比上年同期增長了 54.54%；實現(xiàn)累計利潤總額 2,100,576 千元，比上年同期增長了 81.14%。隨著環(huán)境問題逐漸被重視，節(jié)能、環(huán)保成為各國的發(fā)展主題，已經(jīng)開始為垃圾處理提供產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機會。全世界垃圾年均增長速度為 8.42%，而中國垃圾增長率達到10%以上。全世界每年產(chǎn)生 4.9 億噸垃圾，僅中國每年就產(chǎn)生近 1.5 億噸城市垃圾。中國城市生活垃圾累積堆存量已達 70 億噸。在如此巨大的垃圾壓力下，有理由相信，垃圾處理產(chǎn)業(yè)會成為未來國內(nèi)的明星產(chǎn)業(yè)。1.2.國內(nèi)外垃圾處理現(xiàn)狀國內(nèi)外城市垃圾處理概況目前國內(nèi)外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)2生填埋、高溫堆肥和焚燒等，這三種主要垃圾處理方式的比例，因地理環(huán)境；垃圾成份、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素不同而有所區(qū)別。由于城市垃圾成份復雜，并受經(jīng)濟發(fā)展水平、能夠結(jié)構(gòu)、自然條件及傳統(tǒng)習慣等因素的影響，所以國外對城市垃圾的處理一般是隨國情而不同，往往一個國家中各地區(qū)也采用不同的處理方式，很難有統(tǒng)一的模。但最終都是以無害化、資源化、減量化為處理目標。從應(yīng)用技術(shù)看，國外主要在填埋、焚燒、堆肥、綜合利用等方式，機械化程度較高，且形成系統(tǒng)及成套設(shè)備。從國外多種處理方式的情況看，有以下趨勢：（1）工業(yè)發(fā)達國家由于能源、土地資源日益緊張，焚燒處理比例逐漸增多；（2）填埋法作為垃圾的最終處置手段一直占有較大比例；（3）農(nóng)業(yè)型的發(fā)展中國家大多數(shù)以堆肥為主；（4）其它一些新技術(shù)，如熱解法、填海、堆山造景等技術(shù)，正不斷取得進展。隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高,垃圾樓的缺陷日漸顯露，其主要原因為：1、存入垃圾箱的垃圾基本上處于敞開狀，臭味四散，造成環(huán)境污染。2、垃圾體積較小，且無壓縮功能，儲存量受限。3、清運次數(shù)多，增加垃圾清運成本。4、垃圾樓占地面積大．5、基建成本高。 政環(huán)衛(wèi)部門改變目前的垃圾收集方式，特引進國外成熟技術(shù)在國內(nèi)生產(chǎn)制造一系列密閉式垃圾壓縮儲存設(shè)備，該設(shè)備集“密閉、除臭、壓縮、儲存”于一體，實現(xiàn)了整潔、美觀、安全、高效、環(huán)保，體現(xiàn)了當今環(huán)保新時尚、新理念，提高了社區(qū)的整體形象及品味，進而提高了社會成員的環(huán)保意識。1.3 垃圾壓榨機簡介一、結(jié)構(gòu)特點：1、雙層密閉結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為不銹鋼儲存桶體，完全抗腐蝕；外層采用噴塑殼體,堅固耐用。2、容積變化呈軸向線性變化，容積選擇自如。二、功能與優(yōu)點：1、具有破碎、壓縮增容功能、減少垃圾清運次數(shù)，可直接降低清運費用。2、自動消毒除臭、無蚊蠅、蟲害及病菌傳染。3、操作簡單，垃圾壓縮---儲存----排出的過程，完全自動化，清運人員不接觸垃圾，安全又衛(wèi)生。4、一般生活垃圾混合處理壓縮能力大約為 3：1---4：1。35、采用密閉儲存方式，無發(fā)生火災(zāi)之虞。6、設(shè)備可設(shè)置于任何地點，能有效利用空間。三、使用場所：社區(qū)、大廈、醫(yī)院、學校、機關(guān)、商場、賓館、車站、機場┈┈等產(chǎn)生大量垃圾的相關(guān)場所。所以，其適用范圍非常廣泛；以其容量大的特點，它可以是一個垃圾箱兼垃圾中轉(zhuǎn)站央一事實上的輻射半徑區(qū)域內(nèi)，它就是一個標準的垃圾中轉(zhuǎn)站。四、主機的主要規(guī)格：生活小區(qū)可按每 100 戶 1 立方米的標準選擇儲存機型號。五、經(jīng)濟性分析：1、減少大量人工及費用。2、減少清運費用（可設(shè)計 2-3 天清運一次）3、減少渣土（垃圾）處理費。4、減少占地面積，使得有限空間充分利用。 （占地面積是垃圾樓的 1/4-1/5）容量：相當于一座 20 立方米的垃圾中轉(zhuǎn)站。可配合后裝壓縮式垃圾運輸車使用，運送一次的量相當于現(xiàn)有垃圾中轉(zhuǎn)站 3-4 次的運量，大大降低的垃圾清運成本。以上數(shù)據(jù)為正常使用狀態(tài)下的平均數(shù)據(jù)，實際情況與各個垃圾站的使用頻率有關(guān)六、設(shè)計原因(1)目前，城鎮(zhèn)垃圾*的處理，多數(shù)采用手推車(三輪車)集中到中轉(zhuǎn)站，散裝入鐵制集裝箱，然后再汽車運至垃圾填埋場傾倒的辦法。這使中轉(zhuǎn)站及運輸途中有垃圾飛揚、滴濺的二次污染；環(huán)衛(wèi)工人勞動強度很大，且因垃圾散裝，增加了運輸量及填埋場空間。(2)隨著人們生活水平的提高，城鎮(zhèn)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)垃圾的量日益增多，垃圾成份復雜化(有機無機物及各類含建筑垃圾在內(nèi)的硬質(zhì)廢棄物)。(3)我國在目前還未具備投入巨資普遍對垃圾進行分揀分包，生化處理，合理利用的條件。5第二章. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計2.1 壓榨機的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計垃圾壓榨機是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成形、打包等加工工藝中廣泛應(yīng)用的壓力加工機械設(shè)備。液壓壓力機（簡稱液壓機）是壓力機的一種類型，它通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的靜壓力實現(xiàn)對工件進行擠壓、校直、冷彎等加工。液壓機的結(jié)構(gòu)類型有單柱式、三柱時、四柱式等形式，其中以四柱式液壓機最為典型，它主要由橫梁、導柱、工作臺、上滑塊和下滑塊頂出機構(gòu)等部件組成，結(jié)構(gòu)原理圖如 1 所示。圖 2-1 四柱液壓機結(jié)構(gòu)原理圖2.2 垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車） 、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖6裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。垃圾壓榨機的主要運動是導軌滑塊的運動，上滑塊機構(gòu)由主液壓缸(上缸)驅(qū)動做功，垃圾推出機構(gòu)由推出液壓缸驅(qū)動。壓榨機的上滑塊機構(gòu)通過四個導柱導向、主液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)導軌滑塊機構(gòu)：快速進給→慢速壓榨→保壓延時→快速回程→停止推出缸布置在工作臺中間孔內(nèi)，驅(qū)動滑快頂出機構(gòu)實現(xiàn)：向左頂出→向右退回→停止本設(shè)備需要的快速運動回路，快速運動回路常用的有以下幾種：1 液壓缸差動連接回路。2 采用儲能器的快速運動回路。3 雙液壓泵供油回路 。4 用增速缸的快速運動回路。由于本設(shè)備設(shè)計以節(jié)能為主題，所以選擇雙液壓泵供油回路。這種回路的優(yōu)點是功率損耗小，系統(tǒng)效率高。垃圾壓榨機液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，系統(tǒng)具有高壓、大流量、大功率的特點。如何提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊是該系統(tǒng)設(shè)計中需要注意的問題。2.3 液壓系統(tǒng)主要元件作用及型號選擇換向閥：具有兩種以上流動形式和兩個以上油口的方向控制閥，實現(xiàn)液壓油流的溝通，切斷，換向以及壓力卸載和順序動作控制的閥門。根據(jù)本設(shè)計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號 34D-WE20B-7**.節(jié)流閥：通過改變節(jié)流截面或截流長度以控制流體流量的閥門。根據(jù)本設(shè)計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力及通徑選擇型號 LF-L20H。溢流閥：定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動開啟） 。安全保護作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。只有負載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高 10％～20％） 。過濾器：過濾器是輸送介質(zhì)管道上不可缺少的一種裝置,通常安裝在減壓閥、泄壓閥、定水位閥或其它設(shè)備的進口端，用來消除介質(zhì)中的雜質(zhì)，以保護閥門及設(shè)備的正常使用。根據(jù)本設(shè)計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號 ZU-H100X20S。單向閥：流體只能沿一個方向流通，另一個方向不能通過的閥。根7據(jù)本設(shè)計系統(tǒng)流量與最大液壓壓力選擇型號 AJ-H20L。遠程控制壓力閥：當管路壓力在先導式溢流閥內(nèi)部彈簧所能承受壓力之內(nèi)時，閥處于閉合狀態(tài)，當壓力大于彈簧所能承受壓力時，閥導通。先導式溢流閥基于此工作原理，通過主管路內(nèi)壓力，控制支路的開閉。壓力繼電器：根據(jù)設(shè)定壓力對比管路中的壓力，發(fā)出電信號，連接 PLC控制系統(tǒng)。2.4.液壓系統(tǒng)原理動作圖 2-2 液壓系統(tǒng)原理圖注明：1.過濾器 2.齒輪泵（泵 1） 3.葉片泵（泵 2） 4.遠程壓力控制閥 5 壓力繼電器 6. 2 位2 通電磁換向閥(閥 3) 7.行程開關(guān) 8.液壓缸 9.壓力表 10.3 位 4 通電磁換向閥（閥 1） 11.液控單向閥 12.單向閥 13.節(jié)流閥一 液壓系統(tǒng)的動作過程1）啟動 按下啟動按鈕，泵 1 和泵 2 同時工作，單向閥導通，實現(xiàn)雙泵供油，此時線圈85（5YA）處于失電狀態(tài)，電磁閥 3 左位工作，壓力油回流至油箱，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。2）快進狀態(tài) 壓榨工程開始， 1YA 帶電，電磁閥 1 左位工作，向液壓缸 1 無桿腔快速供油，隨著進給運動，系統(tǒng)壓力增加，增至遠程壓力控制閥設(shè)定的壓力，溢流閥卸荷，低壓泵空載。系統(tǒng)轉(zhuǎn)入工進狀態(tài)。3）工進過程 此時單向閥關(guān)閉，高壓泵 1 單獨供油，系統(tǒng)進入工進工程，壓榨機開始壓縮垃圾，當達到預(yù)先要求的壓力后，壓力繼電器 6 動作，接著 1YA 斷電，電磁閥 1 中位作用，系統(tǒng)保壓。 4）擠壓缸保壓 當上缸上腔壓力達到預(yù)定值時，壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵 1YA 失電，閥 1回中位，壓榨缸封閉，使上缸上腔實現(xiàn)保壓，其保壓時間由壓力繼電器 7 控制的時間繼電器調(diào)整實現(xiàn)。延時繼電器開始計時，經(jīng)過設(shè)定的時間 10s 后， 2YA 通電，保壓過程結(jié)束。 5）擠壓缸快速回程 當保壓過程結(jié)束，延時繼電器發(fā)出信號，2YA 得電，電磁閥右位作用液壓缸 1 活塞桿左移，系統(tǒng)壓力降低，遠程壓力控制恢復原位，單向閥導通液壓泵 1 和 2 同時供油，液壓缸實現(xiàn)快退，直到退至回程終點行程開關(guān) 1（SQ1）動作，快速回程結(jié)束。進油路 泵 1 和泵 2→閥 1 左位→液壓缸無桿腔；回油路 液壓缸有桿腔→閥 1 右位→油箱。6）推出缸工作工程 行程開關(guān)動作后，系統(tǒng)開始執(zhí)行下一項動作，將垃圾從壓榨機中退出運離現(xiàn)場。3 YA 通電，電磁閥左位作用，液壓缸 2（退出缸）快進，至行程開關(guān) 3（SQ3）快速推進結(jié)束。7）推出缸回程 SQ3 動作后，3YA 失電，4YA 得電，電磁閥 2 右位作用，液壓缸 2 快速回程，至回程終點。當上缸滑塊組件上升至行程擋塊壓下行程開關(guān) 1S，使電磁鐵 2YA、6YA 失電，閥3 中位接入系統(tǒng)，單向閥 9 將主缸下腔封閉，上缸在起點原位停止不動。泵 1 輸出油液經(jīng)閥 3、12 中位回油箱，泵 1 卸荷。8）.工作結(jié)束 行程開關(guān) 2 動作后線圈 4 斷電，電磁閥 2 中位作用。同時，線圈 5 斷電，電磁閥3 左位導通系統(tǒng)卸荷，壓榨機一個工作周期結(jié)束。9表 2-1 液壓機液壓系統(tǒng)動作循環(huán)表動作程序 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA快速進給 ＋ － － － ＋ － －慢速加壓 ＋ － － － ＋ － －保壓 － - － － ＋ － －快速回程 － ＋ － － ＋ － ＋壓榨缸停止 - - - - ＋ － －推出 － － ＋ － ＋ － －返回 － － － ＋ ＋ － －推出 缸停止 － － － － － － －11第三章.控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1 PLC 結(jié)構(gòu)及簡介PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標準草案中對 PLC 做了如下定義：PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。PLC 的構(gòu)成。從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU 的構(gòu)成。CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度，IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O 模塊。PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號12狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關(guān)量輸入（DI） ，開關(guān)量輸出（DO） ，模擬量輸入（AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。3.2 PLC 的型號選擇與接口連接極其動作根據(jù)液壓圖的構(gòu)成，需要的接口數(shù)量不多，所以確定 PLC 所選型號為 C 系列 P 型——C20P。C20P 芯片所用電源電壓為 100-240V 50/60Hz 交流電源。其控制方式為存儲程序方式，主控制元件選用 MPUC-MOS LS-TTL。程序方式為梯形圖方式，輸入輸出繼電器點數(shù)為 20 點。其中輸入繼電器 12 點，輸出繼電器為 8 點。圖中 SB2 按鈕 0000 為油泵啟動按鈕； SB1 按鈕 0001 為系統(tǒng)工序開始執(zhí)行按鈕；SB3 按鈕 0006 為緊急制動按鈕；SQ1 接 0003，SQ2 接 0004，SQ3 接 0005，它們是行程開關(guān)；SP1（0002）為壓力繼電器。通過對線圈 1YA 與 2YA 得失電控制，分別是操作電磁閥 1 左右位；3YA 與 4YA 是控制推出缸推出和拉回的電磁閥的右位和左位；5YA 是控制系統(tǒng)做功或卸載的兩位兩通電磁換向閥。具體工作過程為：垃圾放入壓榨室后，先按下按鈕 SB2 啟動油泵，此時壓力機油泵空載運行。當按下 SB1 后壓力機開始工作，即實現(xiàn)滑塊快速下行-擠壓做功-保壓-預(yù)卸-滑塊快速回程-推拉缸推出-拉回-循環(huán)結(jié)束。按鈕 SB3 為緊急制動按鈕，即在任何時候按下它之后，壓力機都會立刻停止工作。13圖 3-1 PLC 接口圖14圖 3-2 梯形圖153.3 下面是具體的指令語句表及解釋地址 指令 數(shù)據(jù)0001 LD 00000002 OR 05000003 AND NOT 00060004 OUT 05020005 LD 00010006 OR 05000007 AND NOT 10000008 OUT 05000009 LD 00010010 OR 05010011 AND NOT 10020012 OUT 05010013 LD 00020014 OR 05040015 AND NOT TIM000016 OUT 05070017 OUT 05040018 LD 00020019 OUT 10000020 TIM 00#01000021 LD TIM000022 OR 05030023 AND NOT 00030020 OUT 05050021 LD 00030022 OUT 10010023 OUT 05050024 LD 0004160025 OR 05060026 AND NOT 10020027 OUT 05060028 LD 00050029 OR 00060030 OUT 10020031 END按下開機按鈕，0000 得電，而后輸出繼電器 0502 接通，0502 自鎖，油泵通電開始泵油。當垃圾添裝完畢后，按下啟動按鈕 SB1，0001 得電，輸出繼電器 0500 和 0501接通，線圈 1YA 和 5YA 得電，系統(tǒng)快進。當壓力增大到預(yù)設(shè)值后，壓力繼電器動作，使 0507 通電，7YA 得電，電磁閥右位，節(jié)流閥工作，控制流量，重而控制速度，同時，中間繼電器 1000 接通，使 0500 斷電電磁閥 1 處于中位，系統(tǒng)保壓，延時繼電器定時10s，開始計時，10s 后，延時繼電器動作，輸出繼電器 0503 得電，并且自鎖，線圈 2得電，閥 1 右位作用，液壓缸 1 開始回程，至回程終點，行程開關(guān) SQ1 動作，繼電器0003 得電，中間繼電器 1001 和輸出繼電器 0505 接通，0503 失電后閥 1 返回中位，線圈 3 得電后閥 2 左位作用，推出缸開始推出動作，至推出行程終點后，行程開關(guān) SQ3動作，繼電器 0004 得電，接通輸出繼電器 0506，使得線圈 4 得電，閥 2 右位作用，推出缸開始回程運動，至回程終點，行程開關(guān) 2 動作，0005 得電，繼電器 1002 接通使得0501 斷開，閥 3 左位作用，系統(tǒng)卸荷，一個工作周期結(jié)束?？紤]到安全因素，為使操作方便，設(shè)有一個緊急停止按鈕 SB3，當其按下后 1002 繼電器得電，其動斷觸頭斷開，00513 閥左位作用，系統(tǒng)卸荷，工作緊急停止。17第四章.液壓系統(tǒng)參數(shù)計算與安全性校驗4.1 液壓缸的參數(shù)計算（1）根據(jù)液壓缸的理論輸出力 F 和系統(tǒng)選定供油壓力 P 來計算缸筒內(nèi)徑 DmpFD26105403??????查表取標準尺寸 D=250mm（2）根據(jù)根據(jù)快進和退回速度，以及缸筒內(nèi)徑 D，計算出活塞桿直徑 dmDdsm1605.205.211./3470???????查表取標準尺寸 d=180mm（3）缸筒厚度計算 210l???時當 08.?D? 不 符 合????08.26. 28][0max0 mDP???時當 3.~.?3629.][3.max0??MAXP??取 D1=0.35071.l21取?.48D1?（4）缸底厚度計算mPDh 0471.253.0][3.max?????（5）缸筒厚度的驗算h 04871.12543.0][43.0max?????18（6）缸筒厚度驗算 合 格???????? MPaDPsN 2.683.0).(1435.0)(35.0 2621?4.2 泵的參數(shù)計算根據(jù)之前計算可知缸桶內(nèi)徑 D=0.25 半徑 R=0.125 無桿腔面積 222049.15.mRA????有桿腔面積22035.)(' md?????流量計算 in/960610.q73//49.21 Lss?取根據(jù)缸內(nèi)壓力，最大液壓壓力，流量，工作過程知，泵 1 需要提供系大部分的壓力，泵 2 需要提供系統(tǒng)大部分的流量，所以選取大流量泵，所以，泵 1 選取選取齒輪泵CBY2016 泵 2 選取葉片泵 YB-D80泵的參數(shù)對比表 4-1 泵的參數(shù)型號 排量 壓力 轉(zhuǎn)速 重量CBY2016 16，40 25 3000r/min 10.8KgYB-D80 80 10 1500 r/min 20Kg19謝 辭經(jīng)過半個學期的學習和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的不足，有許多考慮不周全不完善的地方，多虧了沒有導師細心的指導，以及一起工作的同學們的幫助，才完成這個設(shè)計。在這里首先要感謝我的導師老師。老師平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查等整個過程中都給予了我悉心的指導。除了敬佩 老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。其次要感謝幫助我作畢業(yè)設(shè)計的同學，他們在我設(shè)計中過程中，幫助我克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計。如果沒有他們的耐心幫助，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。 然后還要感謝大學五年來所有的老師，為我打下扎實的專業(yè)知識基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了他們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。21參考文獻[1] 趙永成、湯武初.《機電傳動控制》.(第二版).中國計量出版社，2007.6：p139-270;[2] 王積偉、章宏甲.《液壓與氣壓傳動》.（第二版）.機械工業(yè)出版社，2006.4：1-375；[3] 周士昌.《液壓系統(tǒng)設(shè)計》.機械工業(yè)出版社，2003.7：8-18；[4] 雷天覺.《液壓工程手冊》.機械工業(yè)出版社，1990.4：全書；[5]《液壓傳動設(shè)計手冊》.上海煤礦機械研究所，1976.8：部分[6] 黎啟柏. 《液壓元件手冊》.機械工業(yè)出版社》[7] 明仁雄.液壓與氣壓傳動.北京:國防工業(yè)出版社,2003.[9] 鞏云朋.機械設(shè)計課程設(shè)計.沈陽:東北大學出版社,2000.[10] 張萬中.可編程控制器入門與應(yīng)用實例.北京:中國電力出版社,2005.[11] 左健民.液壓與氣壓傳動.北京:機械工業(yè)出版社,2006.[12] Z. J. Lansky etc Industrial Pneumatic Control. New York.1986.21附錄：并聯(lián)位移機器人的設(shè)計Jacques M.HERVEECELE CENTRALE PARIS92295 CHATENAY MALABRY CEDEXFRANCE摘要:本文目的是對偶具有人性化機器人的應(yīng)用做一個完全的介紹,并將著重討論并行機器人特別是那些能夠進行空間平移的機器人。在許多工業(yè)的應(yīng)用過程中這種機器人被證明其末端執(zhí)行器在空間上的定位是沒必要的。這個方法的優(yōu)點是我們能系統(tǒng)地導出能預(yù)期得到位移子群的所有運動學鏈。因此，我們調(diào)查了機器人的整個家族。T-STAR 機器人現(xiàn)在就是一臺工作裝置。而 H-ROBOT,PRISM-ROBOT 是新的可能的機器人。這些機器人能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)快節(jié)奏工作中價格低以及符合挑選的工作環(huán)境，如選料、安排、包裝、裝配等發(fā)日益增長的需求。關(guān)鍵詞：運動學,并行機器人引言群論可以運用于一系列位移當中。根據(jù)這個理論，如果我們能夠證明群{D}包含所有的可能的位移，那么{D}就具有群結(jié)構(gòu)。剛體的最顯著運動是由群{D}表現(xiàn)出來的。這方法導致機械裝置的分類 [1]。建立這樣的一個分類的主要的步驟是將位移群的所有子群導出。這能通過檢驗所有具有旋轉(zhuǎn)和平移特性的[2]產(chǎn)品直接推理出。然而,一個更有效的方法存在于假設(shè)群論[3],[4]中。假設(shè)群論是在取決于許多有限實參數(shù)的全純映射的基礎(chǔ)上定義的。位移群{D}是六維假設(shè)群的一個特例。假設(shè)理論在假設(shè)群論的框架內(nèi),我們將用于補償李代數(shù)的微元變換與通過其前面冪運算得到的有限運算結(jié)合起來。連續(xù)群通過與群微元變換有關(guān)的微分冪運算描述出來。另外，群體特性通過微分運算及其逆運算所得到的李代數(shù)的代數(shù)結(jié)構(gòu)而得到了解釋。讓我們回憶一下李代數(shù)主要的定義公理：一個李代數(shù)是一個具有封閉乘積的反對偶稱雙線性的矢量空間。眾所周知 [5]，螺旋速度場是在給定點 N 的條件下通過運算得到的一個六維的矢量空間。由下面［3］中步驟表明，我們能得完整的歐幾里得位移{D}子群列表（見大綱表 1）。該列表是通過首先定義一個與速度場有關(guān)的微分運算符得到的。然后，通過冪運算，得到了李代數(shù)有限位移的表達式。此表達式相當于仿射的直接歸一正交變換。螺旋速度場的子李代數(shù)是對偶位移子群組的直接描述。{X (w)}子群為了利用平行機理得到空間平移，我們需要找到所有位移子群的交集——空間平移子群{T}。我們考慮的子群交集將嚴格的包含于兩個“平行”子群內(nèi)。此類別的最重要的情況是 2 個{X (w)} 子群和 2 個不同矢量方向 w 和 w’的平行關(guān)系。這很容易證明：{X(w)} {X(w’)}={T},w≠w’子群{X (w)}在機制設(shè)計起一個很重要的作用。該子群由帶有旋轉(zhuǎn)運動的空間平移組成,其旋轉(zhuǎn)主軸方向與所給定的矢量 w 的方向始終平行。{X(w)}機械聯(lián)系的實際實施是通過子群{X(w)}代表的21系列運動學對偶中的命令實現(xiàn)的。實際上棱柱對偶和旋轉(zhuǎn)對偶 P,R,H 都用于構(gòu)造機器人(圓柱體對偶 C 以緊湊的方式結(jié)合棱柱對偶和旋轉(zhuǎn)對偶)。產(chǎn)生的這些運動學對偶的所有可能組合由子群組{X (w)}在[6]中給出。同時它們必須連續(xù)的滿足兩種幾何情況：旋轉(zhuǎn)軸與螺旋軸要與給定的矢量 w 平行；不是被動運動。{X{w}}子群的位移運算符,在 M 點的作用是:M → N + ａu + bv + cw +exp(hw^) N M ^是矢量乘積標志。點 N 和矢量 u,v,w 組成了空間的正交標架的基準。a, b, c, h 為具有四維空間的子群的四個參數(shù)?？臻g平移的并聯(lián)機器人當兩子群組{X(w)} 和{X(w’)},w≠w’,滿足 w≠w’，但矢量平行時，在移動平臺和固定馬達之間，其機械生成元就足以能產(chǎn)生空間平移。三個子群組{X (w)},{X(w’)},{X(w’’)},w≠w’時其生成元同樣也能產(chǎn)生空間平移。P，R 或 H 的任何系列組成群組{X (w)}生成元的對偶的空間平移都能被實現(xiàn)。此外，這 3 種機械生成元可以是不同或一樣但都取決于所需的運動學結(jié)果。這種組合范圍很廣，使得整個能進行空間平移的機器人家族成員得到了增加。最有趣的是建筑的模擬能容易地是完成，機器手的選擇也能適應(yīng)委員的需要。Clavel 的 Delta 機器人屬于這個家族，因為它基于相同的運動學原理[7]。并行操作機器人 Y-STARSTAR [16] 由 3 個能產(chǎn)生{X (u)}, {X (u’)}, {X(u’’)} (fig 1)子群組的協(xié)作操作臂組成。3 只機械臂是相同且每只都能通過一系列的 RHPaR 生成一個子群{X (u)}，其中 Pa 代表循環(huán)平移協(xié)作，此平移協(xié)作由一塊絞接的平行四邊形的兩對偶立的桿控制決定。兩旋轉(zhuǎn)對偶軸與螺旋對偶軸必須平行以保證能生成{X (u)}子群組。每條機械臂，第一個 2 對偶,即同軸旋轉(zhuǎn)對偶和螺旋對偶組成固定機器人的固定部分，同時形成處于相同平面的軸的機械結(jié)構(gòu)，將其分為三個相同部分，從而形成了 Y 行狀。因此任意兩軸之間的角度都占整個空間角度的 2 /3。機器人的移動部分由 PaR 系列組成，都能集中于移動平臺做指定的某點位置。平臺與參考平面保持平行，不能繞垂直于參考平面的軸旋轉(zhuǎn)。任何的一種專有的末端執(zhí)行器都能是放置在這流動的平臺上。 所得到的反應(yīng)移動平臺的{T}子群僅能在空間進行平移,在[8]中給出。H 型機器人 大部分并型機器人包括 Delta 機器人和 Y Star 機器人，其末端執(zhí)行器的工作空間與整個裝置相比較小。這是此類機器人的一個缺陷。為了避免這種工作空間的限制，對偶此裝置安裝具有平行軸的電動千斤頂。與 Y Star 相似的機器人臂不能使用：三個相同集{X (v)}的交集等于{X (v)}而不是{T}。因此，在計新的 H 機器人[16]時，我們選擇與 Y-Sta 相同的兩條手臂，第三條手臂可與Delta 手臂相比。這第三條機械臂開始形成帶有與第一個兩電動千斤頂平行的機動化柱狀對偶的固定框架。繼以之絞接的二維平行四邊形，此四邊形由于其中一根桿的緣故能繞垂直于 P 對偶的軸轉(zhuǎn)動。與此桿相對偶的桿經(jīng)由平行軸的旋轉(zhuǎn)對偶 R 被連結(jié)到移動平臺上。當平行四邊形形狀變化時，這個性質(zhì)被保持(自由度為一)。此機器人的第一個樣機有一個團隊的學生在 Pastoré 教授的指導下于法國“IUT de Ville D’Avray”完成的。此 H 型機器人安裝了具有 3 種系統(tǒng)的螺桿(1)／大間距21的螺母(2)，能允許快速移動。它由軸承(6)通過執(zhí)行機構(gòu) M 控制。三個絞接的平行四邊形位于（4）的兩端，在（5）的中間將螺母與水平平臺（3）連接。機架（7）支撐著整個結(jié)構(gòu)（圖 2）。邊螺旋桿允許沿著其軸轉(zhuǎn)動和移動。中心螺母則不允許平行四邊形構(gòu)架的轉(zhuǎn)動。移動平臺與半氣缸相似，其自由度為 3。這裝置的主要優(yōu)點是那工作空間是直接與平行軸長度成比例，能得到一個較大工作空間。柱狀-機器人滑動對偶偶 P 較好的性有能在在工業(yè)機械元件上得到應(yīng)用的可能。一個平行四邊形能夠利用四轉(zhuǎn)動對偶偶 R 得到一個移動自由度。因此，利用柱狀對偶偶代替平行四邊形（Star 機器人）進行機器人設(shè)計是一個經(jīng)濟可行的方法。人們想象出了由 CPR 三重次序組成的很多幾何排列（圓柱形對偶偶 C 可能能被 RP 代替以得到一電動千斤頂）。軸 C 必須在每次排列中與 R 軸平行。P 對偶偶的方向可以是任意的。柱狀機器人的草圖見圖 3。兩固定電動千斤頂是同軸的。第三個電動千斤頂為垂直安裝。實際上，這些軸都是水平的。兩柱狀對偶偶相對偶于前兩軸呈 45 度角。第三柱狀對偶偶與第三軸垂直。移動平臺在不需要人為調(diào)節(jié)的條件下在較大工作空間內(nèi)自行移動。結(jié)論很多資料[10], [11], [12], [13], [14], [15]表明了假設(shè)群論的，特別是其動力學的重要性。通過對偶新的并行機器人的查證能夠?qū)ε嘉覀冞M行機器人原型的構(gòu)造有很大幫助。其機械性能的日益增加和制造費用的降低用使得機器人在當今工業(yè)制造中越來越具有吸引力。這種新機器人具有通用并行機器人在定位、靈敏性和馬達定位安裝方面的優(yōu)點，可代替 DELTA 機器人。簡寫列表 1置換組的子群{E} 恒等。{t(D)} 對直線 D 的平移。{R(N,u)} 繞軸旋轉(zhuǎn)裝置.( 或同等物對 N',和 NN 的 u'^u=O){H(N,u,p)} 轉(zhuǎn)軸 (N ,u,p)= 2 k 的螺旋運動。{t(P)} 對平面 P 的平移。{C(N,u)} 沿軸平移的組合旋轉(zhuǎn)裝置.(N,u){t} 空間的平移。{G(P)} 對平面P的平行平面運動。{Y(w,p)} 平面垂直平移到 w 所允許的平移旋轉(zhuǎn)和沿任何軸平行到 w 的旋轉(zhuǎn)動作。{S(N)} 在點N周圍的額球狀的旋轉(zhuǎn)裝置。{X(w)} 允許空間和沿任一軸旋轉(zhuǎn)到 w 的平移旋轉(zhuǎn)裝置運動。 {D} 綜合剛體運動。Design 21of parallel manipulators via the displacement groupJacques M.HERVEECELE CENTRALE PARIS92295 CHATENAY MALABRY CEDEXFRANCEAbstract: Our aim is to give a complete presentation of the application of Life Group Theory to the structural design of manipulator robots. We focused our attention on parallel manipulator robots and in particular those capable of spatial translation. This is justified by many industrial applications which do not need the orientation of the end-effectors in the space. The advantage of this method is that we can derive systematically all kinematics chains which produce the desired displacement subgroup. Hence, an entire family of robots results from our investigation. The T-STAR manipulator is now a working device. H-ROBOT, PRISM-ROBOT are new possible robots. These manipulators respond to the increasing demand of fast working rhythms in modern production at a low cost and are suited for any kind of pick and place jobs like sorting, arranging on palettes, packing and assembly.Keywords: Kinematics, Parallel Robot.IntroductionThe mathematical theory of groups can be applied to the set of displacements. If we can call {D} the set of all possible displacements, it is proved, according to this theory, that {D} have a group structure. The most remarkable movements of a rigid body are then represented by subgroups of {D}. This method leads to a classification of mechanism [1]. The main step for establishing such a classification is the derivation of an exhaustive inventory of the subgroups of the displacement group. This can be done by a direct reasoning by examining all the kinds of products of rotations and translations [2]. However, a much more effective method consists in using Lie Group Theory [3] , [4].Lie Groups are defined by analytical transformations depending on a finite number of real parameters. The displacement group {D} is a special case of a Lie Group of dimension six. Lie’s TheoryWithin the framework of Lie’ Theory, we associate infinitesimal transformations makingup a Lie algebra with finite operations which are obtained from the previous ones by exponentiation. Continuous analytical groups are described by the exponential ofdifferential operators which correspond to the infinitesimal transformations of the group.Furthermore, group properties are interpreted by the algebraic structure of Lie algebra of the differential operators and conversely. We recall the main definition axiom of a Lie algebra: a Lie algebra is a vector space endowed with a bilinear skew symmetric closed 21product. It is well know [5] , that the set of screw velocity fields is a vector space of dimension six for the natural operations at a given point N.By following the steps indicated in [3] we can produce the exhaustive list of the Lie subgroup of Euclidean displacements {D} (see synoptical list 1). This is done by first defining a differential operator associated with the velocity field. Then, by exponentiation, we derive the formal Lie expression of finite displacements which are shown to be equivalent to affine direct orthonormal transformations. Lie sub-algebras of screw velocity fields lead to the description of the displacement subgroups.The {X (w)} subgroupIn order to generate spatial translation with parallel mechanisms, we are led to look for displacements subgroups the intersection of which is the spatial translation subgroup {T}.We will consider only the cases for which the intersection subgroup is strictly included in the two “parallel” subgroups. The most important case of this sort is the parallel association of two {X (w)} subgroups with two distinct vector directions w and w’. It is easy to prove:{X(w)} {X(w’)}={T},w≠w’?The subgroup {X (w)} plays a prominent role in mechanism design. This subgroup combines spatial translation with rotation about a movable axis which remains parallel to given direction w , well defined by the unit vector w. Physical implementations of {X(w)} mechanical liaisons can be obtained by ordering in series kinematics pairs represented by subgroups of {X(w)}. Practically only prismatic pair and a revolute pair P, R, H are use to build robots (the cylindric pair C combines in a compact way a prismatic pair and a revolute pair). A complete list of all possibl