铸造机控制系统设计

1、电气工程学院课程设计说明书电气限制与PLC设计题目：铸造机限制系统设计班级：学号：姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院?课程设计?任务书课程名称：电气限制与PLC基层教学单位：指导教师:学号学生姓名专业班级设计题目铸造机限制系统设计70起评设计技术参数1 .设计内容见附页332 .使用组态王实现上位限制3 .公共实践四层电梯4 .公共实践邮件分拣选作5 .查阅资料变频器设计要求采用PLC进行设计.画出系统图,采用梯形图编程,并给出相应的组态限制工程附主画面.结合公共实践局部,完成设计说明书.参考资料“电气限制类图书及论文资料“可编程限制器类图书及论文资料周次20周应完成内容分析设计要求、查资

2、料、确定方案,设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书,辩论指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份,系、学生各一份,报送院教务科一份.2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面.电气工程学院教务科本课题介绍的是铸造机的PLC电控系统,电气采用日本三菱FX2N型课编程序限制器(PLC)进行限制设计,其目的是提升系统运行的可靠性和自动化程度,减轻操作工人的劳动强度和电气维修工人的工作量及维护时间,以提升产品的质量和劳动生产率.近年来,随着可编程限制器(PLC)应用技术的开展,其在工业生产中的应用也越来广泛；根据工业现场的需要和PLC自身的特点,可编程限制器在工业生产中也被广泛采

3、用,使工业限制变得更为灵活、方便,也使得生产效率大大提升.在工程生产领域,我们也运用到了PLC,例如,在压铸机上我们运用它帮助我们完成了多个人的工作,实现了压铸机的智能化限制,从而降低了生产本钱,提升了劳动效率.在工业上应用PLC是我们以后开展的必然方向,它将成为代替原始机械限制的有效限制装置.在工业生产中采用可编程限制器PLC,可利用其硬件和软件上采取的一系列抗干扰举措,使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作.本小组进行了分工合作,分工情况如下：邢永跃,朱恩多和王延强负责主程序的编写,材料整理和说明书的编写；卢小召和张天亮负责学习并使用组态王完成操作过程的复现；我负责硬件的制作和调试.第

4、一章系统设计11.1 限制系统的设计11.2 PLC限制系统类型11.3 铸造机工艺流程3第二章总体设计52.1 主程序设计52.2 手动程序设计52.3 顺控设计6第三章程序设计9第四章硬件设计174.1 电路板连接174.2 输入输出编址184.3 铸造机模型设计19心得体会22参考文献23第一章系统设计1.1 限制系统的设计限制系统的设计步骤为：(1)根据被控对象的限制要求,确定整个系统的输入、输出设备的数量,从而确定PLC的I/O点数,包括开关量I/O、模拟量I/O以及特殊功能模块等.(2)充分估计被控对象的限制要求,所选的PLC的I/O点数应留有一定的余量.另外,在性能价格比变化不大

5、的情况下,尽可能选择同类型中功能强的新一代PLC.例如：对三菱公司的小型PLC来说,一般应选用FX系列PLC,而不再选用F系列PLC.(3)确定选用的PLC机型.本次设计根据老师提供的器件,选择了型号为FX2N-48MR-001的PLC.(4)建立I/O分配表,绘制PLC限制系统的流程图.(5)根据限制要求,绘制用户程序的流程图.(6)编制用户程序,并借助编程器将用户常年供需装入PLC的用户程序储存器.(7)在实验室模拟调试用户程序.(8)完成第7步的工作后,连接硬件调试用户程序.(9)整个系统的调试结束后,编写说明文件.1.2 PLC限制系统类型一般来说,PLC限制系统可分为以下三种类型：1

6、 .由PLC构成的单片机限制系统这种系统的被控对象通常是单一的机器或生产流水线,例如：注塑机、机床,简易生产流水线等,其限制器那么由单台PLC构成,如图1.2.1所示.虽然这类系统一般不需要与其它限制器或计算机进行通信,但是,设计者还是应该考虑将来是否有通信联网的需要,如果有的话,那么应选择具有通信功能的PLC.2 .由PLC构成的集中限制系统这种系统的被控对象通常由数台机器或数条流水线构成.该系统的限制器那么由单台1PLC构成,如图1.2.2所示.每个被控对象与PLC的指定的I/O相连接.由于采用一台PLC限制,因此,各被控对象之间的数据、状态的交换不需要另设专门的通信线路.但是这种系统也有

7、一个缺点,即一旦PLC出现故障,整个系统立即停止工作.因此,对大型的集中限制系统,可以采用冗余系统克服上述缺点.3 .由PLC构成的分布式限制系统这类系统的被控对象比拟多,他们分布在一个较大的区域内,相互之间的距离较远,而且,各个被控对象之间要求经常地交换数据和信息.这种系统的限制器采用假设干个相互之间具有通信联网功能的PLC构成,系统的上级机可以采用PLC,也可以采用工业控制计算机.如图1.2.3所示.图1.2.1单机限制系统图1.2.2集中限制系统图1.2.3分布式限制系统1.3 铸造机工艺流程着粮的退到N位图1.3.1铸造机构造图1.3.1 开机时的考前须知(1)合上PLC限制柜内的所有

8、空气开关,接通PLC电源及直流24V供电电源.(2)将手动顺控转换开关置于手动位置,按下油泵启停按钮,电机在卸荷状态下启动(再次按下油泵启停按钮,油泵电机停止运行),其限制由计算机自动完成,此时才可以进行铸造机运行操作.1.3.2 系统运行操作该系统操作为手动和顺控两种方式.手动方式将手动顺控转换开关置于手动位置,启动油泵电机,电动运行停止按钮,运行指示灯点亮,此时,可根据铸造机运行要求操作相应的限制按钮即可：运行中可反复点动运行停止按钮,来停止运行和返回原运行状态.顺控方式进行顺控操作之前,必须用手动方式将铸造机的合模缸退回到尾部位置,再将手动顺控转换开关置于顺控位置,按下步进按钮,系统将从

9、合模缸进1开始按序动作,每动作完成那么自动停止,再次按下步进按钮,系统进入下一工序,以后重复上述过程,直到回到原始位置为止；运行中可反复点动运行停止按钮,来停止运行和返回原始运行状O第二章总体设计2.1 主程序设计主程序局部主要包含以下三局部:(1)油泵电机启动及系统短路保护程序;(2)油泵电机设有过载保护和回油滤油器堵指示信号,并设有相应的声音报警,按下报警解除按钮即可解除报警声；(3)系统设有完善的互锁保护程序.2.2 手动程序设计1)试模:2)装模:3)铸造:4)脱模:图2.2.1铸造流程图铸造的流程如下图:开始操作时,启动铸造机工作,先按下合模缸进的按钮,这时油泵电机开始向合模缸注入液

10、压油,然后合模缸开始前进,当合模缸前进到合模缸压力上限时由液压站压力来检测,合模缸停止运行,同时卸荷阀翻开,液压油流入油泵电机.这是合模缸第一次进到压力上限,这时的压力上限是试模状态,还不能放入模具.按动合模缸退按钮,油泵电机向合模缸注入液压油,合模缸开始后退,合模缸不能退到铸造机尾部,而是退到比尾部更靠前的位置限位开关1的位置.其目的在于试模状态后,铸造机可以较短距离完成第二次合模,这样可以节省时间,提升工作效率.第二次合模完成以后,为了保证工艺和在旋转缸翻转时的平安,合模缸进入保压阶段.根据工艺流程按动旋转缸后倾按钮,油泵电机向旋转缸注入液压油,旋转缸开始后倾.当旋转缸后倾到后倾限位开关时

11、,旋转缸停止工作,同时卸荷阀翻开,液压油流回油泵电机.这时,另一名操作人员将融化的铸液倒入已经放入模具的机件中,由温度检测元件检测机件中的铸液是否冷却.如果已冷却,自动提示进入下一步的操作.工件冷却以后,操作人员按动旋转缸前倾按钮,油泵电机向旋转缸注入液压油,旋转缸前倾.当旋转缸前倾到前倾限位开关时,旋转缸停止工作,同时卸荷阀翻开,液压油流回油泵电机.解除保压,液压油流回油泵电机.此时操作人员根据工艺流程按动合模缸退按钮,液压油重新流入合模缸,合模缸开始二次后退.为了取模方便,合模缸第二次退要退到机器的尾部也就是限位开关2的位置,到位后合模缸停止工作,液压油流回油泵电机.由于金属冷却后人工取模

12、比拟困难,因此在这个系统中设计了脱模工艺.合模缸退到位后,按下脱模按钮,脱模缸前进,脱模到位后自动复原.这时一个循环完毕.2.3 顺控设计在手动过程中,操作人员在频繁的按动按钮,这样既不利于提升工作效率,又容易由于操作时间的延长而产生一些错误,不利于平安生产.因此,可以将手动系统中得合模缸前进后退、旋转缸前倾后倾、脱模缸前进后退统一为一个步进开关.这样就是把手动改为顺控,也就是改为半自动限制.其操作主要包含五个步骤,都由一个步进开关控通电图2.3.1顺控与手控对照流程图制.这样操作人员就可以减轻一些负担.其简要的过程如上图所示:铸造机顺控工作时,合模缸必须在铸造机尾部,由于一个循环工序的开始必

13、须定一个位置为起始位置.当操作人员第一次按动步进开关时,合模缸进,此时油泵电机向合模缸注入液压油,合模缸前进.当前进到合模缸压力上限时由液压站压力检测仪表测得合模缸停止运行同时卸荷阀翻开液压油流回油泵电机.这是合模缸第一次进到压力上限,但是根据工艺要求这次进到压力上限为试模并不放人模具,进到压力上限的同时合模缸自动退到限位开关1的位置.其目的在于试合模以后铸造机可以较短的距离完成第二次合模.先将模具放好在第二次按动步进开关合模缸进,油泵电机向合模缸注入液压油,与手动挡相同当第二次合模完成以后,为了保证工艺和在旋转缸翻转时的平安合模缸进入保压阶段.不需要按动旋转缸后倾按钮,旋转缸自动后倾,油泵电

14、机向旋转缸注入液压油.当旋转缸后倾到限位开关时,旋转缸停止工作同时卸荷阀翻开液压油流回油泵电机,这时由另一名操作人员将融化的铸液倒入已放入模具的机件中铸液冷却以后操作人员第三次按动步进开关旋转缸前倾,油泵电机向旋转缸注入液压油旋转缸前倾.当旋转缸前倾到限位开关时,旋转缸停止工作同时卸荷阀翻开液压油流回油泵电机.接触保压,液压油流回油泵电机,此时操作人员根据工艺流程第四次步进开关合模缸退,液压油从新流入合模缸.合模开始第二次后退.为了取模方便,合模缸第二次退并退到及其的尾部即限位开关2的位置,到位后合模缸停止工作,液压油流回油泵电机.由于铸液冷却后人工取模比拟困难,因此这个系统设计了脱模工艺.合

15、模缸退到位后,操作人员第五次按动步进按钮,脱模缸前进到位后自动后退复原,这时一个顺控循环完毕.14.1电路板连接:第四章硬件设计图4.1.1电路板正面原件分布图0oO|CirfC|Om-?Oiioceeolci0d,.KECKOCTf口口0k-_88?282；28?一oo图4.1.2电路板反面连线图4.2 输入输出编址输入输出的地址设计如下表：表4.2.1输入输出地址表输入编址输出编址脱模缸进按钮手动X0脱模缸进Y0运行暂停/开始按钮X1脱模缸退Y1合模缸进按钮手动X2合模缸进Y2合模缸退按钮手动X3合模缸退Y3旋转缸退按钮手动X4旋转缸退Y4旋转缸进按钮手动X5旋转缸进Y5手动OFF/顺控O

16、N转换开关X6卸荷阀Y6步进按钮X7滤油器堵指示灯Y11合模缸退到2位行程开关X10运行指示灯Y12合模缸退到1位行程开关X11油泵电机过载指示灯Y13油泵启/停按钮X12报警电笛Y14油泵电机过载热继电器X13保压灯Y27合模压力上限压力传感器X14滤油器堵压力传感器X15报警解除按钮X17旋转缸进到OFF行程开关X20旋转缸退到OFF行程开关X21脱模缸进到位行程开关X23脱模缸退到位行程开关X24启动/停止按钮X26保压按钮X274.3 铸造机模型设计根据我们掌握的要求,以及手头的资源,我们制作了如下的铸造机模型,对于我们的课设进行补充.铸造机模型如下：图4.3.1铸造机模型正面图图4.

17、3.2铸造机模型俯瞰图图4.3.2加工工具心得体会经过紧张忙碌的一周课设,正如老师所说的那样,我们在一起学到了很多东西.首先,是知识层面的稳固和提升.虽然经过了一个学期的学习,我们对于PLC有了初步的了解,但真正自己动手去设计一个实用的系统,这还是第一次.当然,在这个过程中,我们面临着很多的问题,像如何搞清楚铸造机的整个流程和所有的细节,如何将这些转化成梯形图,如何实现手动顺控的切换等等.一系列的问题,需要我们一步步解决.当然,也正是在这个解决问题的过程中,我们对于PLC的应用有了更深刻的理解.在讨论的过程中,我们也充分熟悉了交流的智慧,很多问题都是在交流中得到了很好的解决.其次,是学习水平的

18、锻炼.短短一周的时间,我们需要学习和应用组态王来完成铸造机运行的模拟演示.这确实是一个挑战.但我们组分配到这一任务的两名同学不仅完成了这一任务,而且完成的非常优秀,这对于我们团队也是很大的鼓励.第三,是规定任务以外的创新.确实,8个小组完成一个课题,想要出彩,就需要一些与众不同的.因此,从写程序,到组态王展示,甚至说明书和PPT,我们都尽力加了本组独特的东西.而我由于有这些材料,所以从周一分工时,我就主动要求去做出实物模型,后来遇到很多困难,我都在想我做这个东西的意义到底在哪？经过这周课设,组态王没有学到,程序编程也没有完善,不过设计硬件结构时,我还是学到了一些东西,在实现电机正反转时,我失败了好几次,后来发现,plc的输出端是零,而非输入端是高电平.第四,是综合水平的锻炼.就像PPT中提到的,完成课设,除了需要一定的知识储备,还需要一些综合的水平作为支撑,如PLC设计限制系统的编程思路和综合分析问题的水平,团队合作水平,自主学习的水平等等.在实习的过程中,我们组很好的做到了彼此信任,能者多劳,各尽所能,组员之间彼此协作,这也为我们及时,顺利的完成课设打下了坚实的