金属压铸机的plc控制

1、摘要根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点，本设计为基于压铸机的PLC 控制系统。在这个设计中，本设计采用西门子公司PLC S7-300系列可编程控制器为例。结合了书籍和资料，说明了PLC的工作原理、软件使用方法、PLC的硬件系统设计及PLC软件系统设计。实现了对压铸机的液压系统的控制。在该设计中，PLC作为主机，压铸机作为从机，构成基于压铸机的PLC的控制，完成对压铸机的整个工艺流程的控制，可反映压铸机在整个工作过程的工作状况。 【关键词】可编程控制器；压铸机；液压传动AbstractAccording to the demand of industry the spot and

2、 programmable controller(PLC) oneself characteristics, this design for according to die-casting the PLC of machine control system.In this design, the serieses programmable controller of the company PLC S7-300 of this design adoption Siemens is an example.Combined book and data, explained design and

3、the PLC software system design of the hardware system of PLC work principle, software operation method, PLC.Carried out to press the control of system towards die-castinging machine of liquid.In that design, the PLC is a host, die-casting the machine is from the machine, constitute according to the

4、control of PLC of die-casting the machine, and the completion can reflect to die-casting machine in the whole work condition of work process to the control which die-castings the whole craft process of machine.【Keywords 】programmable controller;Die-casting machine;The liquid presses to spread to mov

5、e目 录摘 要 .4ABSTRACT .5第一章 金属压铸机简介 .61、1 概述 .61、2 金属压铸机的组成 .71、3 金属压铸机的分类 .81、4 金属压铸机的操作和控制系統 .91、5 本章小结 .10第二章 金属压铸机的控制要求和工艺 .112、1 控制要求 .112.2 金属压铸机的工艺 .11 2.2.1 金属压铸机的工艺流程 .11 2.2.2 金属压铸机的工作原理 .122.3 本章小结 .14 第三章 西门子系列的PLC的综述 .143.1 PLC的发展历程 .143.2 可编程控制器的基本特征 .143.2.1 可编程控制器的功能 .153.2.2 可编程控制器的特点

6、.153.3 可编程控制器的结构及工作原理 .17 3.3.1 可编程控制器的基本组成 .17 3.3.2 可编程控制器的工作过程 .18 3.3.3 可编程控制器工作的主要特点 .19 3.3.4 可编程控制器的分类 .20 3.3.5 可编程控制器的输入/输出接口模块 .203.4 可编程序控制器的指令系统及编程方法 .213.5 本章小结 .21第四章 PLC对金属压铸机的控制 .224、1 I/O点数的确定 .224、2 PLC的选型 .244、3 控制系统设计 .274、4 程序设计 .284、5 调试 .30 4.5.1 控制逻辑调试 .30 4.5.2 现场调试 .30 4.5.

7、3 连锁关系 .31 4.5.4 故障显示及处理方法 .324.6 本章小结 .32 毕业设计总结 .33 致谢词 .34 参考文献 .35第一章 金属压铸机的简述1.1、 概述金属压铸机就是在压力作用下把熔化的金属溶液射到模具中冷却成型，开模后得到金属铸件的一系列工业铸造机械，最初用于压铸铅字（结构如图1.1.1）。随着工业生产和科技的进步，尤其是随着出行工具（汽车、摩托车等）以及家用电器等工业的发展，又就节约、节能、节省原材料诸方面而言，压铸技术已获得极其迅速的发展。最原始的压铸机结构于1856年问世，为手动操作，结构简单。继而，E.BVan wangner 于1907年发明了气动式压铸机

8、，这种结构在具体操作中存在很多的不便。随着科技的发展，于18世纪末19世纪初，相继在原有基础上发展出各式的压铸机。我国在20世纪50年代才有了第一台国产全液压传动的卧式冷室压铸机。我国的压铸机在技术上还是相距国外有相当大的一段距离，我国大多压铸机采用plc进行控制（如图1.1.2）。 图1.1.1 压铸铅活字的压铸机示意图 图1.1.2 压铸机示意图1.操作杆 2.冲头 3.上压室 4.喷嘴切断阀 5.喷口拉杆 6.金属熔埚 7.喷嘴 8. 内通道 9. 施压压室1.2、金属压铸机的组成金属压铸机主要由以下几部分构成： 1、 合型机构，包括顶出及抽芯:主要是压铸型准确而可靠地闭合，防止在压射过

9、程和压射最后增压时液体金属将压铸型胀开而产生飞溅和铸件尺寸的变形。并且，在铸件凝固后，便于打开压铸型并将铸件顶出。 合型机构分为： 全液压驱动式合型机构 曲肘扩张式合型机构 液压斜楔式合型机构 2、 压射机构：压射机构是保证压铸件质量最关键的因素，结构合理、性能优越的压射机构不仅能保证压铸件的尺寸精确，力学性能良好，而且可大大降低废品率和生产成本。 典型压射机构：单回路有背压增压器的压射机构 双回路无背压增压器的压射机构 3、液压传动系统: 总的来说，压铸机的液压系统有以下几部分组成： 、动力站：驱动电动机，液压泵和蓄能器 、压力控制系统：溢流阀、卸荷阀、减压阀、顺序阀及压力继电器 、流量控制

10、系统：节流阀、调速阀、行程阀 、方向控制系统:电磁换向器，电液换向阀、手动换向阀 、过滤系统：过滤器 、冷却加热系统：冷却器，加热器 、安全保护系统：安全阀、压力继电器、温度控制器 4、电气控制和传动系统： 5、床身、冷却水系统和润滑系统： 6、安全防护装置和辅助装置：1.3、金属压铸机的分类金属压铸机一般分为两大类: 冷室压铸机和热室压铸机。分类表格如下：金属压铸机冷室压铸机卧式冷室压铸机立式冷室压铸机全立式冷室压铸机热室压铸机常规热室压铸机卧式热室压铸机冷室压铸机的结构特点是压铸室和压射头不浸在熔融的金属液中，因而它不长期受热态金属的加热和溶蚀，故可压铸熔点较高的合金。而且多采用数控电脑和

11、电子尺控制，头板、二板采用箱体式结构。如图1.3.1所示为CCM-380型冷室压铸机。 图1.3.1 CCM-380型冷室压铸机热室压铸机的结构特点则为压铸室和压射头浸在熔融的金属液中，直接受液态金属的热和化学作用，故只能加工熔点较低且化学稳定性较好的有色金属。且主电箱与主机分离，独立落地；头板、二板采用箱体或筋板式结构，机门采用挂入式安装，清理及维修时拆装时方便。如图1.3.2所示为CM-168H型热压铸机。 图1.3.2 CM-168H型热压铸机1.4、金属压铸机的操作和控制系统压铸机的工作程序一般为：调整（亦叫手动）程序；程序手动；半自动；全自动。卧式冷室压铸机与热室压铸机的动作程序并不

12、完全一样，但总的来说，有以下几种动作程序： 程序：热室：压射回程开型护门开顶出顶回卧式冷室:护门开合型压射保压开型、压射跟出护门开顶出顶回压射回程立式冷室：压射回程反料开型护门开顶出顶回反料回程 程序：热室：压射回程开型护门开抽芯顶出顶回卧式冷室: 护门开抽芯合型压射保压开型、压射跟出护门开抽芯顶出顶回压射回程反料回程立式冷室：压射回程反料开型护门开抽芯顶出顶回反料回程 程序:热室：压射回程抽芯开型护门开抽芯顶出顶回卧式冷室: 护门开抽芯合型抽芯压射保压抽芯开型、压射跟出护门开抽芯顶出顶回压射回程反料回程立式冷室：压射回程反料抽芯开型护门开抽芯顶出顶回反料回程以上所述只是概括介绍而已，每种程序

13、还有一些附加条件，如动型板和静型板上可能同时有两个或两个以上型芯，在抽芯和插芯的先后顺序上要考虑连锁程序，故不一一列出。压铸机的工作程序和操作控制系统必须满足以下基本要求：1） 保证压铸机工艺规范实施。2） 保证机器和人身安全。3） 操作方便和便于监舍。4） 自动报警信号要醒目或易察觉。15、本章小结本章简要介绍了压铸机的发展概况，并对其相关重要内容做了介绍。第二章 压铸机的控制要求和工艺压铸机是压铸生产的专用设备，以下将针对卧式冷室压铸机进行详细介绍。21、控制要求（1）、开机合上plc控制柜的所有空气开关，接通plc电源和直流24V供电电源。将手动/自动转换开关置于手动位置，按下油泵启停按

14、钮，电机在卸荷状态下启动，其控制由plc自动完成，此时可进行铸造机运行动作。（2）、系统运行操作该系统操作分为手动和自动两种方式： 手动控制将手动/自动控制开关置于手动位置，启动油泵电机，点动运行启停按钮，运行指示灯点亮，可根据铸造机运行要求操作相应的按钮。运行中可反复点动运行启停按钮来停止运行或返回原运行状态。 自动控制在进行自动控制之前，必须手动使铸造机的合模缸退回到尾部位置，再将手动/自动控制开关置于自动位置，按下步进按钮，系统将从合模缸进1开始按序动作，每一动作完成则自动停止，再次按下步进按钮，系统进入下一工序，以后重复以上过程，知道回到原始位置为止。运行中可反复点动运行启停按钮来停止

15、运行或返回原运行状态。（3）、系统保护及报警系统设有短路保护。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。 系统设有完善的互锁保护。22、金属压铸机的工艺2.2.1、金属压铸机的工艺流程如图2.2.1所示。 原位：模板在开模确认位置，开模确认限位开关闭合；洗模嘴上升归位，喷嘴归位限位开关闭合。 关模：有启动信号按下后，关模电磁阀通电，模板右移。 射出：当模板右移到位，射出确认限位开关闭合，射出电磁阀通电，射出活塞向左移，将金属推进模内。 冷却：射出活塞自动归位，射出确认限位开关闭合，冷却水电磁阀通电，利用冷却水成型。 开模：延时5S待工件

16、冷却后，开模电磁阀通电，模板左移，工件自动顶出。 洗模：模板左移到位，开模确认限位开关闭合，喷嘴下移，洗模液电磁阀均通电，喷嘴下移并洗模液。 复位：喷嘴下移到位，喷嘴下限限位开关闭合，喷嘴上移电磁阀通电，喷嘴上升回到原位。图2.2.1、卧式冷室压铸机的工艺流程2.2.2、金属压铸机的工作原理如图2.2.2所示。第一阶段慢速压射运动开始压射时，系统液压油通过油路集成板进入C2腔，再经A3通道进入C1腔，从而推动压射活塞2向左运动，实现慢速压射。 第二阶段快速压射运动，当压射冲头超过料筒浇料口后，储能器3控制阀打开，液压油经A1、A3口迅速进入C1腔，C1腔液压油油量快速增大，压射速度增快。 第三

17、阶段增压运动金属液填充到型腔，当即将终止时，合金液开始凝固，这时冲头前进阻力增大，经电脑程序控制，使用蓄能器4控制阀打开，经A2快速进入C3腔，从而推动增压活塞5及活塞杆6向左快移。当活塞杆6和浮动活塞7内外锥面接合时，A3截断，使C1形成封闭腔，增压活塞、活塞杆、浮动活塞的推动及C1、C2腔的压力共同使活塞2获得一个增压效果。 图2.2.2、金属压铸机压射系统的工作原理图2、3、本章小结 本章主要介绍了卧式冷室压铸机的工艺流程和工作原理，并对其相关重要内容做了介绍。 第三章 西门子系列的PLC的综述3.1、PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制按照逻辑条件顺序动作，并按逻辑关

18、系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器（Programmable Controller，简称PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了反映可编程序控制器的特点，将其定名为Programmable Logic Controller（PLC），目前仍常常将PLC简称为PC。PLC定义为：可编程控制器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

19、。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的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有通用性强，使用方便、适用面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来是难以取代的。目前主要PLC生产厂家有三菱、欧姆龙、西门子、ABB等公司，本产品主要采用西门子公司生产的小型机S7-200。3.2、 可编程序控制器的基本特征3.2.1、 可编程序控制器的功能近年来，可编程序控制器把自动化技术、计算机技术、通信技术容为一体，它能完成以下功能：(1) 逻辑控制。PL

20、C具有逻辑控制功能，它设置有与、或、非等逻辑指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接，因此它可代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。(2) 定时控制。PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可有用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。程序投入运行后，PLC将根据用户设定的计时值对某个操作进行限时控制和延时控制，以满足生产工艺的要求。(3) 计数控制。PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令。计数值可有用户在编程时设定，并可在运行中被读出或修改，使用与操作都很灵活方便。(4) 步进控制。步进控制是指在

21、完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器或直接有步进命令。(5) A/D、D/A转换。有些PLC还具有数/模转换和模/数转换功能，能完成对模拟量的控制与调节。(6) 数据处理。有的PLC还具有数据处理能力及并行运算指令，能进行数据并行传送、比较和逻辑运算，BCD码的加、减、乘、除等运算，还能进行字“与”、字“或”、字“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数据检索、比较、数制转换等操作，并可对数拒存储器进行间接寻址，与打印机相连可打印出程序和有关数据及梯形图。(7) 通讯与联网。若采用通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可进行同位连接，还可

22、与计算机进行上位连接，接受计算机的命令，并将执行结果告诉计算机。(8) 对控制系统监控。PLC配置有较强的监控功能，它能记忆某些异常情况，或当发生异常情况时自动终止运行。3.2.2、 可编程序控制器的特点PLC具有以下特点：(1) 高可靠性。这是PLC最突出的特点之一。由于工业生产过程是昼夜连续的，一般的生产装置要几个月甚至几年才大修一次，这就对用于工业生产过程的控制器提出了高可靠性的要求。因为它采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成；另外还采取了屏蔽、滤波隔离等抗干扰措施。如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均无故障运行时间可达30万h。(2) 灵活性。现在有了PLC

23、，硬件设备采用相同的可编程序控制器，只要编写不同应用软件即可，且可以用一台PLC控制几台操作方式完全不同的设备。(3) 便于改进和修正。相对传统的电气控制线路，PLC为改进和修订原设计提供了及其方便的手段。(4) 节点利用率提高。传统电路中一个继电器只能提供几个节点用于连锁，在PLC中，一个输入中的开关量或程序中的一个“线圈”可提供用户所需用的任意的连锁节点，即节点在程序中可不受限制的使用。(5) 具有丰富的I/O接口。由于工业控制机只是整个工业生产过程自动控制系统中的一个控制中枢，为实现对工业生产过程的控制，它还必须与各种工业现场的设备相连接，才能完成控制任务。因此PLC还具有丰富的I/O接

24、口。(6) 模拟调试。PLC能对所控功能在实验室内进行模拟调试，缩短现场的调试时间。(7) 能对现场进行微观监视。操作人员能通过显示器观测到所控每一个节点的运行情况，随时监视事故发生点。(8) 快速动作。传统继电器节点的响应时间一般需要几百毫秒，而PLC里的节点反应很快，内部是微秒级的，外部是毫秒级的。(9) 系统购置的简便化。购置了一台PLC，就相当于购买了系统所需要的所有继电器、计数器、计时器等器件。(10) 图纸简化。传统控制电路要靠画蓝图，而蓝图是不能随意更新的，采用PLC则很容易随时打印出更新后的控制软件源程序。(11) 体积小、质量轻、功耗低。由于采用半导体集成电路，所以体积小、质

25、量轻、功耗低。(12) 编程简单、使用方便。PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。当然，PLC并非十全十美，其缺点是价格还比较高。一般来说，比继电器控制高，比一般单板机系统也高。另外，其工作速度较计算机慢，输出对输入的响应有滞后现象。3.3 、可编程序控制器结构及工作原理在传统的继电器、接触器控制系统中，要完成一项控制任务，支配控制系统工作的“程序”是由导线将电气元件连接起来实现的，这样的控制系统称之为接线程序控制系统。这种系统，其输入对输出的控制是通过中间环节(继电器和控制线路)来实现的，其控制过程的变更必须通过改变其中的器件和接线来实现。而PLC系统，它通过PLC内

26、的软接线(程序)来实现输入对输出的控制。 由此可看出，PLC控制系统是由硬件和软件两大部件组成。 输入设备 PLC（硬、软件） 输出设备 被控机械或生产过程图31 PLC控制系统3.3.1 、可编程序控制器的基本组成可编程序控制器构成的基本控制系统硬件简化框图如下所示。其中可编程序控制器的基本组成由以下四部分组成：(1) 中央处理器(CPU)。它是PLC的神经中枢，是系统的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：接收并存储用户程序和数据；用扫描的方式接收现场输入设备的状态和数据；诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误；完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务

27、；更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制、指表打印或数据通讯等功能。 (2) 存储器。用来存储数据或程序，它包括随机存取的存储器RAM和在工作过程中只能读出、不能写入的存储器EPROM。(3) 输入/输出(I/O)模块。它是CPU与现场I/O设备或其他外部设备的桥梁。PLC提供了具有各种操作电平与输出驱动能力的I/O模块和各种用途的功能模块供用户选用。(4) 电源。PLC配有开关式稳压电源模块，用来对PLC的内部电路供电。图32 PLC组成基本控制系统结构简图3.3.2 、可编程序控制器的工作过程PLC的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段

28、。(1) 输入采样阶段。PLC以扫描工作方式，按顺序将所有信号读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中存储，这一过程称为采样。在本工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个结果将在PLC执行程序时被使用。(2) 程序执行阶段。PLC按顺序对程序进行扫描，即从上到下、从左到右的扫描每条指令，并分别从输入映像寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在整个程序未执行完毕前不会送到输出端口上。 (3) 输出刷新阶段。在执行完用户所有程序后，PLC将映像寄存器中的内容送入到寄存输出状态的输出锁存器中，再去驱动用户设备，这就是输出刷新。P

29、LC重复执行上述三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。PLC将映像寄存器中的内容送入到周期中，输入扫描和输出刷新的时间一般为4ms左右，而程序执行时间可因程序的长度不同而不同。PLC一个扫描周期一般在40100ms之间。PLC的一个工作周期主要有上述三个阶段，但严格说来还应包括以下四过程，但这四个过程都是在输入扫描过程之后进行的。(1) 统自监测。检查程序执行是否正确，如超时则停止中央处理器工作。(2) 与编程器交换信息，这在使用编程器输入和调试程序时执行。(3) 与数字处理器交换信息，这只在PLC中配置有专用数字处理器时才执行。(4) 网络通信。当PLC配置有网络通信模块时，应与通信对

30、象进行数据交换。图33 PLC扫描工作方式3.3.3 、可编程序控制器工作的主要特点：输入信号集中批处理，执行过程集中批处理，输出过程也集中批处理，这种“串行”工作方式，可避免继电器、接触器控制系统中触点竞争和时序失配的问题，这是PLC可靠性高的原因之一，但又导致输出对输入在时间上的滞后，这是PLC的缺点之一。PLC在执行程序时所用到的状态值不是直接从实际输入口所获得的，而是来源于输入映像寄存器和输出映像寄存器。输入映像寄存器的状态值，取决于上一扫描周期从输入端子中采样取得的数据，并在程序执行阶段保持不变。输出映像寄存器中的状态值，取决于执行程序输出指令的结果。输出锁存器中的状态值是上一个扫描

31、周期的刷新阶段从输出映像寄存器转入的。还需指出一点：在PLC中常采用一种称之为“看门狗”的定时监视器来监视PLC的实际工作周期是否超出预定的时间，以避免PLC在执行程序过程中进入死循环，或PLC执行非预定的程序而造成系统瘫痪。3.3.4 、可编程序控制器的分类：目前PLC的品种很多，规格性能不一，且还没有一个权威的统一的分类标准，准确分类是困难的，但一般按以下分类：(1) 按结构形式分类，可分为整体式和模块式；(2) 按输入输出点数和存储容量分类，可分为大、中、小三种；(3) 按功能分类，可大致分为低档机、中档机、高档机三种；3.3.5、 可编程序控制器的输入/输出接口模块可编程序控制器的对外

32、功能主要是通过各类接口模块的外接线，实现对工业设备或生产过程的检测与控制。通过各种输入/输出接口模块，可编程序控制器既可检测到所需的过程信息，亦可将处理后的结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业生产过程的控制。实际生产中的信号电平多种多样，外部执行机构所需的电平也是多种多样，而可编程序控制器的CPU所处理的只能是标准电平，正是通过I/O接口实现了这种信号电平的转换。为了适应各种各样的过程信号，相应有许多种I/O接口模块，如数字量 输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块，在这些模块中又包含了各种不同信号电平的模块。开关量输入模块,是将外部队数字量信号转换成可编程控制器C

33、PU模块所需的信号电平，并传送到系统总线上。一般分为直流汇点输入方式、交流汇点输入方式和分隔式输入方式三种类型。开关量输出模块，用来将可编程序控制器CPU模块的TTL电平转换成外部过程所需的信号电平，并以此来驱动外部过程度执行机构、显示灯等负载。3.4、可编程序控制器的指令系统及编程方法PLC是以程序的形式进行工作的，PLC所使用的各种程序集合称之为PLC的软件系统。PLC控制系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。PLC的软件系统由系统软件和用户软件组成。系统软件包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机，将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障；它由PLC生产厂家提供，并固化在E

34、PROM中，不能由用户直接存取。用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC控制系统软件设计的工作将主要是用户软件设计。PLC用户软件的设计要基于产品提供的某一编程语言。PLC常采用的编程语言有以下几种：梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图语言和某些高级语言。3.5、 本章小结 本章主要是针对系统中利用的S7-200系列PLC进行了系统、简要的介绍。第4章 PLC对金属压铸机的控制4.1、I/O点数的确定 4.1.1、输入点的确定 图4.1.1-1所示为一简易压铸机工艺流程图。该压铸机是一水平/垂直 位移的机械设备，其操作是将金属液体通过右边液压推进模腔，待冷却后开模然后取出工件。 图4.1.1-

35、1 金属压铸机工艺流程图从控制流程中可以看，加工工艺要求须经原位、关模、射出、冷却、开模、洗模以及复位这7个工步。故在控制方式上需要4个按钮：一个用于启动按钮SB1，使压铸机进行动作，一个用于停止（急停）按钮SB2，便于处理在任何情况下的停止运行，一个是用于完成自动方式、单动方式和手动方式的选择按钮SB3，以及一个复位开关按钮SB4。压铸机的限位开关有5个：、当喷嘴下移结束洗模时需上移，但不可能说其无休止的上移，否则压铸机会被设计的无限大，此时则需一个上限位开关对其进行控制，即：喷嘴归位限位开关SQ5、当喷嘴进行洗模时需下移，但不可能无休止的下移，即一直下移，否则会撞上金属压铸机，此时则需一个

36、下限位开关对其进行控制，即：喷嘴下限限位开关SQ6、当工件冷却需自动顶出和洗模时需对模板进行开模控制，但其不能无休止的开模，即一直向左移，否则压铸机将被设计的无限大，此时需对其进行左限位控制，即：开模确认限位开关 SQ2、当开始射料时需对模板进行关模控制，但其不能无休止的关模，即一直向右移，否则将会撞上机器右面固定的部分，使压铸机受损，此时需对其进行右限位控制，即：关模确认限位开关SQ3、当关模结束，并要求射料时，需有一个开关确认活塞以便确认已射满空腔，即：射出确认限位开关SQ4 通过图4.1.1-1的金属压铸机的工艺流程图以及对输入点的分析可知，根据按钮SB和限位开关SQ的输入情况，确定的输

37、入点为9点。 4.1.2、输出点的确定在有输入信号的情况下，需要输出相应的各种控制信号对执行元件进行控制，使系统按照要求进行相应的动作。因此，输出信号有：、确定压铸机内部PLC是否已经运行，即：压铸机的PLC运行指示驱动信号。故需压铸机的PLC运行指示灯1个、确定金属压铸机本身机器的正常工作，即：机器工作指示驱动信号。故需压铸机本身机器运行指示灯1个、在射料和自动顶出零件时，需进行开模和关模动作，即：开模/关模驱动信号。故需开模/关模电磁阀2个、在完成自动顶出时，需对内空腔进行洗模处理，需进行喷嘴下移动作，即：喷嘴下移驱动信号。故需喷嘴下移电磁阀1个、在完成自动顶出时，需对内空腔进行洗模处理，

38、即：洗模液驱动信号。故需洗模液电磁阀1个、在结束洗模过程以后，需进行喷嘴上移动作，即：喷嘴上移驱动信号。故需喷嘴上移电磁阀1个、当射料完成后，需对内腔进行冷却一段时间，即:冷却水驱动信号。故需冷却水电磁阀1个、当关模完毕以后，需对内空腔进行射料操作使其动作，即：射出驱动信号。故需射出电磁阀1个根据以上确定以上所述设备的输出控制信号情况，确定的输出点数为9点。 综合4.1.1和4.1.2所述，确定输入/输出（I/O）点数为9个输入加9个输出，共18个点数。4.2、PLC的选型 目前主要PLC生产厂家有三菱、欧姆龙、西门子、等。西门子PLC用于大型工控、自动化中，数据处理比较好，相比之下，三菱PL

39、C是比较普通，性价比好，多数用于顺序控制或是伺服控制，但系统相对之下不是很稳定；欧姆龙PLC比三菱PLC性能稍好一点，但价格相对较高且功能小一些，适用于小系统的编程，多数用于顺序控制或是伺服控制。三者相较之下，西门子PLC具有长期兼容性和可用性，且经济实用，所以说选择西门子PLC。西门子PLC的产品又有各种系列，其中以S7-200、S7-300、S7-400三种最为常用。S7-200适用于一系列机械设备或用作独立的解决方案，应用于性能要求较低的自动化任务，且其属于整体式PLC。整体式PLC一般可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展；S7-300设计紧凑，在CPU集成

40、了许多功能，属于故障安全类型；S7-400具有优异的高速处理能力和通讯性能，属于故障安全与容错类型。而S7-300和S7-400均属于模块式PLC。模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。主要用于大、中型PLC。根据控制方案，输入/输出信号方面：系统需要4个按钮SB1SB4、5个限位开关SQ2SQ6共9点数字量输入信号，和2个指示灯、7个电磁阀共9点数字量输出，不需模拟量模块，同时考虑到余量，因S7-200CPU221（I/O=6/4）和S7-200CPU222（I/O=8/6）的I/O口点数不满足本次设计要求，而S7-200CPU226（I/

41、O=24/16）虽满足要求，但是不必大材小用，故选用S7-200CPU224（I/O=14/10）型号PLC来控制系统。 4.2.1、I/O地址分配 将9个输入信号和9个输出信号，按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与PLC I/O端地址编号对照表，如图4.2.1-1所示。表4.2.1-1 I/O地址分配表输入端子号输出端子号地址号信号名称说明1I0.0启动按钮SB1按钮2I0.1停止按钮SB2按钮3I0.2操作方式选择SB3按钮4I0.3开模限位开关SQ2限位开关5I0.4关模限位开关SQ3限位开关6I0.5射出限位开关SQ4限位开关7I0.6喷

42、嘴上限限位开关SQ5限位开关8I0.7喷嘴下限限位开关SQ6限位开关9I1.1复位按钮SB4按钮1Q0.0PLC运行指示灯2Q0.1机器工作指示灯3Q0.2关模电磁阀电磁阀4Q0.3开模电磁阀电磁阀5Q0.4喷嘴下移电磁阀电磁阀6Q0.5洗模液电磁阀电磁阀7Q0.6喷嘴上移电磁阀电磁阀8Q0.7冷却水电磁阀电磁阀9Q1.0射出电磁阀电磁阀 图4.2.1-2 PLC控制原理图4.3、控制系统的设计原位：模板在开模确认位置，开模确认限位开关闭合；洗模嘴上升归位，喷嘴归位限位开关闭合。关模：有启动信号按下后，关模电磁阀通电，模板右移。射出：当模板右移到位，射出确认限位开关闭合，射出电磁阀通电，射出活

43、塞向左移，将金属推进模内。冷却：射出活塞自动归位，射出确认限位开关闭合，冷却水电磁阀通电，利用冷却水成型。开模：延时5S待工件冷却后，开模电磁阀通电，模板左移，工件自动顶出。洗模：模板左移到位，开模确认限位开关闭合，喷嘴下移，洗模液电磁阀均通电，喷嘴下移并洗模液。 复位：喷嘴下移到位，喷嘴下限限位开关闭合，喷嘴上移电磁阀通电，喷嘴上升回到原位。控制流程如下图所示： 控制流程图4.4、程序设计根据前面的控制方案，I/O点数分配，程序设计如下图所示： 4.5、调试 4.5.1、控制逻辑调试 认真检查控制逻辑是否能够满足控制要求。 4.5.2、现场调试 现场电气系统构成 电气系统由电控柜、操作台及个

44、分线盒组成，电气控制选用S7-200的PLC控制，由迷你工作站进行画面显示及参数选择控制。整个电气控制系统由四个部分组成： 、发出信号元件：如行程开关、按钮、操作开关等。 、S7-200可编程式控制制器（PLC）及迷你工作站。 执行动作元件：如电磁阀、信号灯。 电动机等。 电源系统图如图4.6.2-1所示，整个系统使用380V电源，电动机控制接触器等使用交流220V，由控制变压器TC1供电，迷你工作站的电源是经过TC1后再通过TC2稳压电源供电，比例阀的电源是经过TC1再经过TS2供电，直流24V电磁阀线圈是由TS1供电(直流24V)，测试部分测合型力的电源由分线盒中变压器供电，测压射力和压射

45、速度的电源由TS3供电。图4.6.2-1 电源系统图 4.5.3、联锁关系 油温高于55卸荷 允许循环必须具备如下条件：各液压缸回程到位，各行程（或接近）开关起作用。 起泵时必须将开关转到手动位置，PLC启动程序运行后，工作在卸荷状态。 芯器与合型、开型、顶出联锁有如下关系：有芯器情况下，动芯插入后才能合型，合型后静芯才能插入；静芯抽出后才能开型，开型后动芯才能抽出，动芯抽出后才能顶出。 手动时，各动作均可单独进行，任何动作停止时泵均可自动卸荷。 4.5.4、故障显示及处理方法 事故处理：急停或停电后，机器停原位不动需作如下处理： 联动程序不能起泵，需转到手动位置。 两主泵及小泵在机器任何位置

46、起泵均需延时升压。4.6、本章小结 本章主要是PLC对金属压铸机的控制设计、程序编制以及调试等相关内容做了介绍。毕业设计总结 经过一个学期的努力，我终于完成了对金属压铸机的PLC控制，在设计期间，我查阅了大量资料，了解了许多有关液压系统，PLC编程的知识与技巧。本论文设计主要由以下几部分组成：第一部分针对金属压铸机的发展概况、各部分的组成、系统的工艺要求如设计要求、目的及系统任务进行了阐述；第二部分主要介绍了卧式冷室压铸机的工艺流程和工作原理，并对其相关重要内容做了介绍。；第三部分则针对系统中利用的S7-200系列PLC进行了系统、简要的介绍；第四部分对系统的硬件、软件设计进行了阐述：对系统的

47、工艺流程图，功能表图及梯行图做了详细的几介绍，还有对相关器件的使用、调试方法及注意事项进行了简单的说明。、本次设计的是一个用PLC控制的系统，为此大大提高了本人的系统设计的水平和理论联系实际的能力，对PLC(可编程序控制器)理论知识的了解和应用更加深入，这为我今后的工作打下了一定的基础。 致谢词 本论文是在易锋老师和同学的帮助下完成的。易老师渊博的知识、敏锐的洞察力、丰富的实践经验和富有创建的学术思想给本论文的研究指明了方向，而易老师严格的治学精神，兢兢业业的工作态度以及对于科学的孜孜不倦的追求，使我在科学的道路上受益非浅，更在人生观和世界观的培养上受到启迪。易老师对于科学的严格态度将永远激励

48、我学习！在此，谨向我尊敬的易老师表示由衷的感谢和最真诚的敬意！同学的关心也是我的论文能够圆满完成的关键，在此，我也向我的同学表示感谢！此外，我还要感谢南通职业大学提供良好的上机环境，使我的论文圆满完成，对我的同学、老师，还有学校表示在次的感谢！参考文献 1、可编程序控制器原理及其应用系统设计技术 宋德玉 北京 冶金工业出版社 1999、7 2、电气控制及PLC 周军 北京 机械工业出版社 2001、8 3、压铸机控制技术 彭继慎 北京 机械工业出版社 2006、6 4、液压气动技术手册 路甬祥 北京 机械工业出版社 2002 5、可编程序控制器（PLC）应用技术 徐德 济南 山东科学技术出版社

49、 1996、1 6、液压传动与气压传动 何存兴、王明智 武汉 华中科技大学出版社 2000、8 7、可编程序控制器及其应用 万太福、唐贤永 重庆 重庆大学出版社 1995 8、微机可编程序控制器原理使用及应用实例 耿文学 北京 电子工业出版社 1990、11 9、可编程控制器原理与程序设计 谢克明、夏路易 北京电子工业出版社 2002、810、可编程序控制器 黄明琪、冯济缨、王福平 重庆大学出版社 2003、511、液压与气压传动 路甬祥 北京 机械工业出版社 2005 12、PLC在金属压铸机控制系统中的应用J 陆秀玲 李可生 机电一体化 2003、613、基于可编程控制器的热室压铸机自动控

50、制系统J 赵黎丽 轻工机械 2003、314、现代电气控制及PLC应用M 张桂香 北京 化工工业出版社 200315、现代电气控制及PLC应用技术M 王永华 北京 北京航空航天大学出版社 2000外文翻译PLC control system design main pointIn the modernized industrial production equipment, has the massive digital quantity and the simulation quantity control device, for example the electrical machinery stops, solenoid valve's make and break, the product counting, the temperature, the pressure, the current capacity hypothesis and the control and so on, in the industry scene's