彩瓦成型机的LC设计.docx

彩瓦成型机的LC设计.docx

《彩瓦成型机的LC设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《彩瓦成型机的LC设计.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

彩瓦成型机的LC设计

0引言

课题是对现有的水泥彩瓦成型机进行改造，采用PLC控制技术代替传统的继电器控制。

PLC控制具有高效、节能、性能稳定等特点，可大大改善设备性能。

生产的水泥彩瓦，不仅彻底改变了传统的挤压式成型水泥瓦粗糙、强度底、雨水逆流渗漏、抗冻隔热差的现象，且可以代替粘土瓦，节省粘土资源，保护土地环境，符合国家墙改政策。

开发的这种建材机械填补了国内空白，达到了国外同类产品先进水平。

（1）采用液压比例控制，适合各种水泥瓦生产工艺要求。

（2）采用PC数控系统实现全自动控制，性能稳定可靠，生产效率高。

（3）采用模压成型，生产瓦型品种多，质量高。

（4）该机档次高、投资少、性能优。

（5）生产产品适应国家墙体改革政策、保护土地资源、保护环境，销售前景好。

可编程序控制器（简称PLC）是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便的直接用于机械制造，也可直接用于新产品开发和机电一体化，近年来，可编程序控制器的发展非常快。

这不仅表现在普及非常快，而且表现在新产品的开发速度非常快。

目前,国外ＰＬＣ的年生产增长率大致保持在30%～40%的水平。

在我国,ＰＬＣ广泛应用于机械、冶金、化工、轻工、电力、汽车等行业。

尤其是在机械行业中,ＰＬＣ是实现机电一体化技术的首选产品。

在一些发达国家里,传统的继电器—接触器控制已基本由ＰＬＣ控制所取代。

ＰＬＣ的应用,使其所控制的设备、系统的工作可靠性,相对单纯的继电器—接触器控制系统大大提高。

就ＰＬＣ本身而言,平均无故障工作时间一般都达到几万个小时,象三菱的Ｆ1、Ｆ2、ＦＸ系列,据称其平均无故障工作时间可达三十万个小时。

因此,ＰＬＣ控制系统的可靠性,主要取决于ＰＬＣ的外围设备,如按钮、行程开关、接近开关、拨码盘等输入器件和接触器、电磁阀等执行器件。

一项统计表明,ＰＬＣ控制系统的故障有75%是因输入、输出设备工作不可靠引起的。

此外,软件程序的编制对可靠性提高也有一定影响。

针对这一问题,本文就如何提高ＰＬＣ控制系统的可靠性进行探讨。

可编程序控制器是一种面向生产过程控制的数字电子装置，它具有控制能力强操作方便灵活、价格便宜、可靠性高等特点。

它不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可构、成复杂的工业过程控制网络是一种适应现代工业发展的新型控制器。

是采用微机技术的工业自动化装置。

由于其通用性强、灵活性好、硬件配套齐全、编程方法简单易学及可靠性高,ＰＬＣ越来越广泛应用于工业领域。

尤其是在顺序控制方面更显其身手。

所以设计经济而实用的ＰＬＣ控制系统是广大用户所期望的。

下文从硬件设计和软件设计两方面讨论ＰＬＣ控制系统的设计技巧具有很强的实用性,旨在降低系统的成本,提高系统的灵活性和可靠性。

彩瓦成型机是生产水泥彩瓦的设备，它是将水泥加压，用一定的模型把水泥料压制成瓦形，整个过程基本上是靠PLC控制液压系统和电机系统来实现的，生产的水泥瓦在现代建筑业中的运用是很流行的。

彩瓦成型机生产的瓦型可以根据瓦模的变化而变化，所以这对于彩瓦产品的多样性生产是很有利的

在现在看来，国内外开发水泥彩瓦成型机的种类是很有限的，在国内外有很大的市场潜力，而且中国现在在突飞猛进的发展中，人们的生活水平必然也是跨越式的发展，它的走势是很看好的。

彩瓦成型机运用PLC控制可以说是彩瓦成型机自动化发展的必然，PLC的引入，使得彩瓦成型机的生产效率大大的提高了。

整个彩瓦成型机的运作不象以前由电气控制的那样复杂，既美观又节省空间，减少了厂房的成本（一般投资中厂房的成本占总比例的很大一部分），而且电气的维修费用比较高，使用寿命短，PLC控制器体积小，工作稳定，控制的时间可以随时改变，另外还具有扩展功能。

而且彩瓦成型机PLC控制的情况下，它的输出信号是低压电，所以很安全。

彩瓦成型机的PLC研究的是怎样是彩瓦成型机在现有条件下发挥出它的最高的效率，整个系统的PLC程序是根据它所要完成的工作过程来确定的，是把整个运动有机的连接起来，达到彩瓦生产的要求，生产的产品要求达到很高的质量，所以对所有动作的时间把握是很重要的。

在进行一定的市场调查的基础上，对我们产品进行经济分析和社会效益分析。

我们设计的双工位液压彩色水泥瓦成型机的成本只比原来单工位的成本提高了40％左右，但是我们的班产量提高了一倍。

所以我们的产品将取得令人满意的经济效益和社会效益。

目前的彩色水泥瓦模压成型机均采用单工位双工步形式,即瓦的成型以及脱模操作都在一个工位上,将压制与出模分别设置为两个工步。

这种两个工步集中在一个工位上操作,机头的实际利用率只有一半,每班的产量只能达到2000～2500片瓦。

因此,提高模压成型机的生产效率已经成为彩色水泥瓦成型机研究的热点,也将成为现行模压成型机的更新换代产品。

本设计在分析现行彩色水泥瓦模压成型机PLC 设计的基础上,结合单工位模压成型机,针对整个动作过程，对单工位的部分机构作优化设计，在满足性能的前提下以经济性为原则。

设计出性能最好的程序。

1彩瓦成型机的基本工作原理和工作流程

彩瓦成型机的基本工作原理是将水泥、砂子、粉煤灰、水等经过充分的拌和后送入定量搅拌机,定量搅拌机将定量的混凝土送入模腔内,经上模压头与下模的压制后形成湿状水泥瓦,采用托架机构取出上模中的瓦片后,进行干燥处理和上漆工艺即变为成品瓦。

并且整个过程是由是由PLC控制的一台机器。

这里着重介绍彩瓦成型机的PLC设计。

下面介绍一下整个彩瓦成型机的工作流程：

首先要打开油泵电机和搅拌电机，然后工作台要向左运行，中间有喷射一和喷射二两个动作，然后定量供料，供料的过程中有两次抖动，然后是工作台向右，中间有压头压下，然后托架上升，脱模架上升，上升到一定的极限后有行程开关动作后，压头上升，脱模架下降，托架由于自重下降，制品送出。

具体见附图：

彩瓦成型机PLC设计的工作流程图。

开关的流程控制：

手动：

按各个点动按钮可运行各部件。

自动循环：

（1）首先启动油泵电机，按－ＳＢ２，－ＫＭ１合上。

电机运转。

（2）启动搅拌电机按钮－ＳＢ４，－ＫＭ２合上，电机运转。

（3）按总动按钮将工作台运行至－ＳＱ２位（右限）；将压头运行至－ＳＱ５位（上限）；将脱模架运行至－ＳＱ４位（下限）。

（4）按循环工作按钮－ＳＢ６，工作台此时应向左，开始工作。

（5）工作台向左：

按循环工作－ＳＢ６、－ＳＢ５、－ＳＢ６、－ＫＭ１、－ＫＭ２、－ＫＡ１接通，－ＫＡ１吸合。

－ＫＡ１、ＳＱ２、－ＳＱ４、－ＳＱ５、－ＳＱ１、－ＫＡ２接通，－ＫＡ２吸合，－ＹＣ１得电，工作台向左，同时，喷射一、二在－ＫＴ１、－ＫＴ２电路下得电工作，喷射一、二电磁阀工作。

工作台左行至－ＳＱ１位时，－ＫＡ２失电，工作台停止。

（6）工作台向右：

在初始位－ＳＱ２、－ＫＡ３不能吸合，虽－ＳＱ７在初始位置时闭合，但－ＳＱ２开路，并且工作台向左，－ＫＡ２吸合，－ＫＡ３无法吸合，只有工作台在－ＳＱ１位，托架上升后再下降使－ＳＱ７闭合，－ＫＡ１、－ＳＱ７、―ＫＡ２C常闭，－ＳＱ７、－ＳＱ２、－ＫＡ３接通，－ＫＡ３吸合，－ＹＣ４得电，工作台向右，右行至－ＳＱ２停止。

（7）拖架上升：

　工作台左行至－ＳＱ１时，－ＫＡ１、－ＳＱ１、－ＳＱ３、－ＫＡ４吸合，－ＹＣ５得电

（8）托架下降：

　模架上升至－ＳＱ３时，－ＫＡ４失电，－ＹＣ５失电，托架下降。

工作台虽仍在－ＳＱ１位，－ＳＱ１动闭，但脱模架仍上升在－ＳＱ３位，－ＳＱ３开路，－ＫＡ４无法得电。

（9）脱模架上升：

当托架上升至上限－ＳＰ１时，－ＫＡ１、－ＳＰ１、－ＳＱ１、－ＳＱ４、－ＫＡ５，－ＫＡ５吸合，脱模架上升，上升至－ＳＱ３时，上升停止。

（10）脱模架下降：

当工作台开始向右时，脱模架同时下降，－ＫＡ３、－ＳＱ４、－ＫＡ６接通，－ＫＡ６吸合，－ＹＣ６－２得电，脱模架下降，下降至－ＳＱ（原位）时停止，－ＹＣ６－２失电。

（11）压头下降：

　工作台开始向右,－KA3吸合,－ＫＡ１、－ＫＴ３、－ＫＡ３、－ＫＡ８、－ＫＡ７接通，－ＫＡ７吸合，当工作台行至右限－ＳＱ２时，－ＹＣ７得电，－ＫＡ１、－ＫＴ３、－ＫＡ７、－ＳＱ２、－ＫＡ７、－ＳＱ６、－ＹＣ７接通，压头开始下降，下降至－ＳＱ６，－ＫＴ３得电，延时２秒后－ＫＴ３失电，下降停止。

（12）压头上升：

　ＫＴ３得电延时２秒后，－ＫＡ８得电，－ＫＡ１、－ＫＴ３、－ＳＱ５、－ＫＡ８接通，－ＫＡ８吸合，－ＹＣ８得电工作，压头上升，上升至－ＳＱ５停止，并开始向下循环。

（13）定量供料：

　工作台左行至－ＳＱ１时，－ＫＡ４、－ＳＱ７、－ＫＡ５、－ＳＱ２、－ＳＰ２、－ＫＡ９接通，－ＫＡ９吸合，－ＹＣ９得电工作，定量供料前进，上升至－ＳＰ２压力值时，－ＹＣ９失电，汽缸返回，当托架上升到－ＳＰ１压力值时，－ＫＡ４、－ＳＱ７、－ＫＴ５、－ＳＰ１、－ＫＴ４、－ＫＴ４线圈接通，－ＫＴ４延时打开动闭触头接通－ＫＡ９，－ＹＣ９短时工作，到时后（０．３秒）－ＫＴ４线圈断电，－ＫＡ９也失电，因－ＫＴ５也同时得电延时工作，－ＫＴ４再次得电，－ＫＡ９再次吸合，短时间后（０.３秒），－ＫＴ４再次失电，－ＫＡ９同样失电，延时电路断开，定量供料结束。

（14）制品送出：

右行至－ＳＱ２位时，压头开始下降，同时制品送出，压头下降，延时时间继电器－ＫＴ３工作时，－ＫＡ１、－ＫＴ３、－ＳＱ８、－ＫＡ１０接通，－ＫＡ１０吸合，－ＹＣ１０得电工作，行至－ＳＱ８停止。

根据以上各种要求，设计出彩瓦成型机ＰＬＣ的电器控制土，在画出梯形图，然后根据梯型图计出程序

２控制系统设计

2.1控制方案

根据ＰＬＣ的功能和模块的组合，有以下几种控制功能的方式：

2.1.3根据模拟输入输出信号进行控制

2.1.4用数据指令进行数值处理参数控制等

2.2PLC原理的简单介绍

2.2.1I/O点数确定

JH120系列的标准输入/输出模块，为8点输入/4点输出。

输入点/输出点定义号可通过跳线进行选择。

通常紧靠CPU模块安装的I/O模块输入点定义号固定为X400-X407。

I/O模块输入/输出点定义号的跳线在出厂时已排好，如需更改可参考模块上的说明选择跳线。

JH120H系列的标准输入模块为12点输入，标准输出模块为8点输出。

输入及输出点定义号可通过模块上的跳线进行选择，紧靠CPU模块安装的输入模块输入点X400-407是固定的，另外4点输入定义号可通过跳线选择。

输入模块和输出模块的输入/输出点定义号的跳线在出厂时已排好，如需更改可参考模块上的说明选择跳线。

输入每点均有光电隔离、滤波等抗干扰措施，定义号为X400-407的8点输入滤波时间常数可在0-60ms之间由程序设定，其他输入定义号的滤波时间常数为10ms.

JH120系列的标准输出模块的输出适用于交流127V/1A、直流30V/2A以下的负载。

JH120H系列的标准输出模块的输出适用于交流240V/5A、直流24V/5A以下。

输入/输出接口电路用来连接PLC主机与外部设备。

为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出接口都应有光电隔离装置。

输入端口总共有26个，输出端口有13个。

2.2.2确定运行方式

该系统的运行方式本因是自动的，但限于条件和水平，所以采用半自动的方法来控制整个动作过程的。

并且是有一台装有WINDOWS2000的计算机来控制程序的输入和输出的。

2.2.3外围电路设计

外围电路的设计首先根据确定的各个元气件的位置来定位的，然后按节省原则用最短的线接出最美观的电路。

这样的设计理念是未来工业发展的必然，也是为环保、为节省国家资源作出了贡献。

2.2.4I/O分配

输入/输出的分配是按照一个动作过程有启动/停止两个按钮来分别控制它的启动和停止，并且按钮要再灯泡的正下方。

2.2.5确定存储器容量

存储器是具有记忆功能的半导体电路。

PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。

所谓系统程序，是指控制和完成PLC的制造厂家用微机的指令系统编写的，并固化到只读存储器（ROM）中；所谓用户程序，就是使用者根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序。

用户程序由使用者通过编程器输入到PLC的只读存储器（RAM）中，允许修改，由用户启动运行。

JH-120PLC存储器只能一个程序，最多是一千行程序。

2.2.6选择外部设备

PLC生产厂家为用户提供的外部设备主要如下。

基本构成如图所示:

打印机

打印机在用户程序编制阶段用来打印带注释的梯形图程序或指令语句表程序，这些程序对用户的维修及系统的改造是非常有价值的。

在系统的实时运行过程中，打印机用来提供运行过程中报警的时间和类型等。

这对于分析事故原因和系统改进是非常重要的。

外存储器

PLC的CPU模块内的半导体存储器称为内存，可用来存放系统程序和用户程序。

有时将用户程序存储在磁盘驱动器上的磁盘中，作为备份或改变生产工艺流程时调用。

EPROM写入器

EPROM写入器用于将用户程序写入到EPROM中去，它提供了一个非易失性的用户程序的保存方法。

同一PLC系统的各种不同场合的用户程序可以分别写入到几片EPROM中，在改变系统的工作方式时，只需要更换EPROM芯片即可。

2.2.7选择I/O模块

I/O模块是随机附带的，它有扩展功能。

I/O扩展接口

用于扩展输入、输出点数，当用户的PLC控制系统所需的输入、输出点数超过主机的输入、输出点数时，就要通过I/O扩展接口将主机与I/O扩展单元连接起来。

智能I/O接口

它是带有独立的微处理器和控制软件的特殊I/O接口,可以独立地工作。

在众多的智能Ｉ／Ｏ接口中，常见的有满足位置控制需要的位置闭环控制接口模块；有快速ＰＩＤ调节器的闭环控制接口模块；有满足计数频率高达100Hz的高速计数器接口模块等。

通讯接口

通讯接口是专用于数据通讯的一种智能模块，主要用于人――机对话或机――机对话。

通讯接口有串行接口和并行接口两种，它们都在专用系统软件的控制下，遵循国际上多种规范的通讯协议来工作。

用户根据不同的设备要求选择相应的通讯方式，并配置合适的通讯接口。

2.2.8控制回路设计

设计是在要求实现的各个步骤的前提下，首先产生一个雏形，要考虑整个回路有几个输入接口（ＪＨ－１２０Ｈ系列的输入继电器定义号如下：

４００－４１３、５００－５１３）、输出接口（ＪＨ－１２０Ｈ系列的输出继电器定义号如下：

４３０－４３７、５３０－５３７），然后再确定它们的公共点有几个、外部电源要怎么接等等。

然后不断的实验，不断的完善成熟，而产生的控制回路（即彩瓦成型机的ＰＬＣ接线图）。

2.3PLC的选择

JH120系列和JH120H系列可编程序控制器是适用于小型工业过程自动控制理想的控制装置。

JH120系列PLC的主要特点是以8入4出构成单元模块，可嵌接出最大为108点（72入36出）的PLC，适用于交流127V/1A、直流30V/2A以下输出状态的控制场合。

JH120H系列PLC的主要特点是由标准的12路输入模块及标准的8路输出模块构成，可嵌接出最大为120点（72入48出）的PLC，适用于交流240V/5A、直流24V/5A以下输出状态的控制场合。

（1）

运行程序（如果错误指示灯闪的话，那么程序就有错误，应该检查程序中的错误，并改正错误）；

（2）程序没有错误并不表示每一步都能实现，所以要进一步调试；

程序的调试是一个很重要的过程，直接影响整个彩瓦成型机工作效率，在彩瓦成型机的生产中如果写入的是错误的程序，直接投入生产的话就会产生不可估量的损失，严重的时候有可能会把机器损坏。

那样的后果就更加不堪设想。

ＰＬＣ作为一种方便、功能强大的工业控制设备已经广泛运用于工业监控的许多领域,ＰＬＣ的程序设计是实现其控制功能的灵魂在工业化进程日益加速的今天,有理由也有办法寻求一种安全可靠并且简便的工业化的程序设计方法,以推进ＰＬＣ技术在工业生产方面的运用,提高工业监控整体的自动化水平ＰＬＣ的程序设计同其他设计一样,整个过程可以分为需求分析、功能设置、程序实现、调试运行和系统维护及功能扩展这些阶段所不同的是ＰＬＣ通用的程序设计语言是梯形图,并且偏重于逻辑设计现在的ＰＬＣ程序设计中由于每个人设计的习惯不同,个人特色的印记很浓,使得程序的可读性差,这为以后的系统维护和功能扩展带来很大麻烦所以,我们可以借鉴已经成功应用于其他程序设计语言的面向对象的方法,使ＰＬＣ的程序设计在提高质量的同时,能够向工业化的设计方法靠扰,为大型ＰＬＣ程序集体开发的可靠性提供保障彩瓦成型机程控系统采用JH-120H。

结论

经过两个多月的毕业设计，可谓是有得也有失，主要成果是一台用灯泡代替整个动作过程的ＰＬＣ工作线路板，但由于是国产软件，有的功能并不齐全，所以要用子程序来代替这个功能，这样一来整个程序显得很冗长。

虽然如此，却让我领悟到其中的许多小诀窍，在以后的工作中是很有用处的，例如：

ＪＨ－１２０系列的ＰＬＣ就没有时钟脉冲器，就需要自己编一段小程序来实现它，而且编出的程序的脉冲时间可以随意的调节；又如：

时间继电器允许的时间可以是小数的，但是如果不仔细的发现的话，红绿灯的实验就很难实现。

毕业设计是为以后的工作打基础的，所以一直以来都很重视它。

在这次毕业设计中我学到了很多东西。

这次毕业设计最大的体会是学到了以前书本上没有学到的知识，才深刻体会到书不能读死这句话的深刻含义，有很多事情要经过自己动手之后才会发现原来就这么简单的原理那么难，而那么难的原理竟然那么简单。

有的数据是要在实验过程中反复论证的，不是随随便便就能得出结论的，这个缺点正是现代年轻人容易犯的错误，理论和实践是有差距的，所以说“一分耕耘，一分收获”。

彩瓦成型机是目前应用于建筑行业比较多的一种机器。

彩瓦特别适用于现代建筑行业，本设计是一台全自动（由ＰＬＣ控制）的机器，它是用ＰL

C控制以前的电气控制，其优点有：

（1）编程简单，可以方便的在现场修改程序。

（2）维护方便，可采用插件式结构。

（3）可靠性高于继电器控制柜，体积小于继电器控制柜。

（4）成本低于继电器控制柜。

（5）可以用低压电源，能直接驱动电磁阀，交流接触器等。

（6）可用语计算机联网。

（7）通用性强，扩展方便。

　　彩瓦成型机的特色是：

本设计是一台ＰＬＣ控制一台机器运行。

简单易行，节约成本。

突破了以往的电气控制柜，节约了空间，并且可以随时改变程序，并且采用了国产的软件。

该设计是用灯泡的亮或不亮来展示整个过程的，可以说是通俗易懂，比较直观的一种展示方法。

并且能够完成各个所需的过程，可以说这样是成功的，根据其需要，有的步骤的工作时间是可以随时改变的，很方便机器的维护和提高机器的生产效率。

但现在的问题是以灯泡代替整个过程，有的并不能真的动作，所以有８个县委开关，用的是按钮开关，所以有的步骤只能靠手动来完成，自动化的程度大大的降低了，这是该设计的一个遗憾。

总的来说，整个设计是在现有条件下，最大的发挥出了它的优势，但以后的的发展是谁也不能预料的，科学的发展也是飞快的，而整个过程的时间安排有很大的缺陷，所以以后的方向是怎样确定好时间，才能提高整个机器的的效率。

致谢

通过此次毕业设计，让我感受到师生之情是多么的珍贵，以后踏入社会就很难有这种师徒情谊，社会上的师傅总是要留一手的，他怕徒弟超过自己，而老师就不同了，他希望他的学生青出于蓝而胜于蓝。

这是很重要的一点，一种是无私的，一种是有目的的，比较之下，这份情谊更是值得珍惜。

大学四年，光阴似剑，就在眨眼之间一闪而过，期间有很多老师的栽培和教导，而在这两个多月的毕业设计过程中，马老师作为我们的指导老师，兢兢业业，一丝不苟，而且此次毕业设计中遇到很多困难，虽然老师有很多课程，但是还是在百忙中抽出时间为我们辅导和加油，在老师的帮助下解决了许多难点和疑点，可以说这次毕业设计的完成指导老师的作用是功不可没的，在此，我要深深的谢谢老师的关怀与指导。

参考文献

1．弭洪畴、孙德辉，可编程控制器（PLC）原理及应用，中国水利水电出版社，1999.1

2．李舫、李裕华、孙明，自装可编程控制器（PLC），西安交通大学出版社，2000.4

3．汪晓光，可编程控制器原理及应用（上册），机械工业出版社，1994.11

4．汪晓光，可编程控制器原理及应用（下册），机械工业出版社，1994.11

5．徐惠民，单片微机原理接口应用，北京邮电出版社

6．杨素行，微型计算机系统原理及应用，清华大学出版社

7．陆鑫盛，气动自动化系统的优化设计，上海科学技术文献出版社

8．俞光明，计算机控制技术，电子工业出版社

9．许杏根，简明机械设计手册，机械工业出版社

10．成大先，机械设计图册，化学工业出版社

11．王兆义，小型可编程控制器实用技术，机械工业出版社，1997.8

附件清单

1．彩瓦成型机的PLC设计电气图B9912022-1A1一张

2．彩瓦成型机的PLC设计梯形图B9912022-2A3一张

3．彩瓦成型机的PLC设计时序图B9912022-3A3一张

4．彩瓦成型机的PLC设计接线图B9912022-4A2一张

5．彩瓦成型机的PLC设计流程图B9912022-5A2一张

6.彩瓦成型机模拟电路布局图B9912022-6A2一张

7.彩瓦成型机简图B9912022-7A3一张

8.供料装置简图B9912022-8A4一张

9.彩瓦成型机模拟电路板

10.设计任务书一份

11.程序清单一份