热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制.docx
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热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制
沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
课题题目:
热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制
班级14110202
学号2011041102068
姓名马也
指导教师高恩志
2015年1月14日
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称材料成型自动化
院（系）材料科学与工程学院专业材料成型及控制工程
班级学号姓名
课程设计题目热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制
程设计时间:
年月日至年月日
课程设计的内容及要求：
热芯盒射芯机采用气动系统控制，射芯机的动作过程包括闸门开，加砂，闸门关、芯盒夹紧、工作台上升，射砂，排气，工作台下降，加热，芯盒打开等。
气动系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现。
要求按下启动按钮,可实现热芯盒射芯机10次循环加工自动控制,加工完成后返回初始位置。
课设完成后，要求编写课程设计说明书，内容主要包括：
①设备工作原理及工艺过程分析；②电磁阀状态表；③PLC点数的确定；④I/O端口分配表；⑤功能流程图；⑥PLC程序设计⑦程序调试等。
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
摘要
在本次课程设计中，要求利用可编程逻辑控制器实现热芯盒射芯机的自动循环控制。
在课程设计过程中，首先要进一步学习掌握plc可编程控制器的基本理论知识，然后对热芯盒射芯机的工作原理及工艺过程进行分析，列出电磁铁的动作顺序表，在将可编程逻辑控制器点数的确定后，画出I/O端口分配表。
根据对以上过程的分析，制定出顺序功能图，再将其转换成梯形图，最后上机进行程序调试，实现热芯盒射芯机的自动循环控制。
关键词：
可编程序控制器；热芯盒射芯机；自动循环控制
第一章绪论………………………………………………………………………11.1PLC的发展与应用…………………………………………………………11.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC系统……………………………………2
第二章设计过程…………………………………………………………………4
2.1热芯盒射芯机的PLC控制…………………………………………………4
2.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制的工艺过程分析……………………4
2.3热芯盒射芯机多循环加工的电磁阀状态表…………………………………5
2.4PLC点数的确定及I/O地址分配……………………………………………6
2.5PLC电气接线图………………………………………………………………8
2.6热芯盒射芯机多循环加工的PLC系统的顺序功能图………………………9
2.7热芯盒射芯机的运行梯形图………………………………………………10
第三章程序调试…………………………………………………………………12
第四章结论………………………………………………………………………13
第五章参考文献…………………………………………………………………14
第1章概述
1.1PLC的发展与应用PLC即可编程逻辑控制器，与工控机IPC，单片机统称为自动化三大支柱，工业控制都可以用PLC来完成。
PLC应用分为开关量、模拟量、伺服定位、总线通信。
PLC可编程控制器在机电领域用的很广，大部分设备或产线的自动化控制会用PLC来完成。
PLC是由输入、输出和控制器三部分组成，控制器是核心，输入、输出是关键。
在当今的工业界，只要涉及控制的地方，都离不开PLC这个大脑。
以单机控制为主的一切设备自动化领域，比如：
包装机械、印刷机械、纺织机械、注塑机械、自动焊接设备、隧道盾构设备、水处理设备、切割、多轴磨床、冶金行业的辊压、连铸机械。
这些设备的所有动作，加工都需要靠依据工艺设定在PLC内程序以过程控制为主的流程自动化行业，比如污水处理、自来水处理、楼宇控制、火电主控、辅控、水电主控、辅控、冶金行业、太阳能、水泥、石油、石化、铁路交通...可编程序控制器问世于20世纪60年代，当时的可编程序控制器功能都很简单，只有逻辑、定时、计数等功能；硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产，CPU以分立元件组成；存储器为磁心存储器，存储容量有限；用户指令一般只有二三十条，还没有成型的编程语言；机型单一，没有形成系列。
一台可编程序控制器最多只能替代200~300个继电器组成的控制系统，在体积方面，与现在的可编程序控制器相比，可以说是庞然大物。
进入70年代，随着中小规模集成电路的工业化生产，可编程序控制器技术得到了较大的发展。
可编程序控制器功能除逻辑运算外，增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等；软件开发有自诊断程序，程序存储开始使用EPROM；可靠性进一步提高，初步形成系列，结构上开始有模块式和整体式的区分，整机功能从专用向通用过渡。
70年代后期和90年代初期，微处理器技术日趋成熟，单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产，大规模集成电路开始普遍应用。
可编程序控制器开始向多处理器发展，使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强，并具有通信和远程I/O能力，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数、查表、列表等，自诊断和容错技术也迅速发展。
进入21世纪，可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头，并不断扩大其应用领域，如为用户配置柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）。
目前可编程序控制器主要向两个方向扩展：
一是综合化控制系统，它已经突破了原有的可编程序控制器的概念，将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来，甚至向上为MES和ERP系统准备了技术基础，这种发展趋势会使得举步为艰的ERP系统有了坚实的技术基础，从而会带来工业控制的一场变革，实现真正意义上的电子信息化工厂；二是微型可编程序控制器异军突起，体积如手掌大小，功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能，并具备联网功能，这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。
随着世界经济一体化进程的加快，在技术发展的同时，发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护，国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织，他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。
1.2气压传动系统气压传动系统按照选用控制元件来分类，主要可分为如下几类：
气阀控制系统，逻辑元件控制系统，射流元件控制系统，其中气阀控制系统又分为全气阀控制系统与电子电气控制，电磁阀转换系统。
气压传动系统组成：
1.气源装置获得压缩空气的设备，空气净化设备，如空压机，空气干燥机等；2.执行元件将气体的压力能转换成机械能的装置，也是系统能量输出的装置，如气缸，气马达等；3.控制元件用以控制压缩空气的压力，流量，流动方向以及系统执行元件工作程序的元件,如压力阀，流量阀，方向阀和逻辑元件等;4.辅助元件起辅助作用，如过滤器，油雾器，消声器，散热器，冷却器，放大器及管件等。
气压传动的优缺点：
优点1.用空气做介质，取之不尽，来源方便，用后直接排放，不污染环境，不需要回气管路因此管路不复杂。
2.空气粘度小，管路流动能量损耗小，适合集中供气远距离输送。
3.安全可靠，不需要防火防爆问题，能在高温，辐射，潮湿，灰尘等环境中工作。
4.气压传动反应迅速。
5.气压元件结构简单，易加工，使用寿命长，维护方便，管路不容易堵塞，介质不存在变质更换等问题。
缺点1.空气可压缩性大，因此气动系统动作稳定性差，负载变化时对工作速度的影响大。
2.气动系统压力低，不易做大输出力度和力矩。
3.气控信号传递速度慢于电子及光速，不适应高速复杂传递系统。
4.排气噪音大。
本次课设主要目的是通过介绍气动元器件工作原理,运用气动回路各种控制形式实现热芯盒射芯机自动循环,能够让学生充分了解气动自动化控制技术,并掌握热芯盒射芯机工作过程。
在常用气动多执行元件行程顺序动作回路中,通常有全气控和电气控两种方法,而由电气技术参与的电气控制已由普通继电器回路控制发展成可编程控制器（PLC）控制,PLC控制具有工作可靠、编程简单、使用方便等特点,在工业自动化控制中应用愈来愈广。
因此,在热芯盒射芯机的多循环加工的PLC控制过程中使用电气控,具有一定的现实意义。
第二章设计过程
2.1热芯盒射芯机的PLC控制
热芯盒射芯机工作原理及气动控制如教材示。
其工艺过程可表述如下。
（射砂筒内装满砂时可最多造6个砂芯，假设射砂筒起始为充满状态）。
热芯盒射芯机采用气动系统控制，射芯机的动作过程包括闸门开，加砂，闸门关、芯盒夹紧、工作台上升，射砂，排气，工作台下降，加热，芯盒打开等。
气动系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现。
要求按下启动按钮,可实现热芯盒射芯机10次循环加工自动控制,加工完成后返回初始位置。
2.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制的工艺过程分析
热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制机器工艺过程可表述如下：
热芯盒射芯机采用气动系统控制，射芯机的动作过程包括闸门开，加砂，闸门关、芯盒夹紧、工作台上升，射砂，排气，工作台下降，加热，芯盒打开等。
气动系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现。
控制要求：
利用PLC实现气压机控制的各缸及控制元件的手动及单步运行自动控制。
2.3热芯盒射芯机多循环加工的电磁阀状态表
动作名称
发令元件
电磁阀1YA
电磁阀2YA
电磁阀3YA
电磁阀4YA
电磁阀
5YA
电磁阀
6YA
电磁阀
7YA
电磁阀
8YA
电磁阀
9YA
电磁阀
10YA
电磁阀
11YA
电磁阀
12YA
电磁阀
13YA
闸门开
SB1
+
加砂
T0000
+
+
闸门关
T0001
+
托板进
ST1
+
左盒夹紧
T0002
+
右盒夹紧
T0002
+
工作台
上升
ST2&
ST4
+
射砂
ST3
+
排气
T0003
+
工作台
下降
T0004
+
芯盒打开
T0005
+
托板出
T0006
+
起芯
ST7
+
表2.1电磁阀顺序功能表
2.4PLC点数的确定及I/O地址分配
根据实验要求选择输入9，输出17，地址分配如表2.2，表2.3所示：
表2.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC输入端接口分配表
元件名称
分配地址
发令行为
SB1
1.00
启动
SB2
1.01
急停
1ST
0.01
停止加砂；托板进
2ST
0.02
左芯盒停止
3ST
0.03
右芯盒停止
4ST
0.04
工作台停止；射砂灯亮
5ST
0.05
工作台停止；加热灯亮
6ST
0.06
托板停，起芯
7ST
0.07
托板进
元件名称
分配地址
发令行为
1YA
100.00
闸门开
2YA
100.01
加砂
3YA
100.02
闸门关
4YA
100.04
托板进
5YA
100.05
左芯盒夹紧
6YA
100.06
左芯盒夹紧
7YA
100.07
工作台上升
8YA
100.08
射砂
9YA
100.10
排气
10YA
100.11
工作台下降
11YA
100.14
芯盒打开
12YA
100.15
托板出
13YA
101.00
起芯
KM1
100.03
振动
KM2
100.09
射砂灯亮
KM3
100.12
加热
KM4
100.13
加热灯亮
表2.3热芯盒射芯机多循环加工的PLC输出端接口分配表
2.5PLC电气接线图
根据端口分配表，绘制的电气接线图如下图2.1所示：
图2.1热芯盒射芯机多循环加工的PLC系统的PLC电气接线图
2.6热芯盒射芯机多循环加工的PLC系统的顺序功能图
图2.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC系统的PLC顺序功能图
2.7热芯盒射芯机的运行梯形图
图2.2热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制的运行梯形图
第3章程序调试
通过列电磁阀状态表，完成顺序功能图的编制，然后转换成梯形图，最后把梯形图带到实验室，在热加工控制模拟实验台输入梯形图程序，实验前将电源挂板通过导线与可编程控制器相连，以便给PLC工作时供电。
根据事前选好的所需输入与控制面板上相应的按钮及开关用导线连接，所需的输出与控制面板上的发光二极管连接，发光二极管的亮灭用以代替实际中动作的执行与否。
输出与控制面板上的按钮或开关相连。
实验挂板上输入元件的公共端连在24V电源的负极上，PLC上输入信号的公共端（COM）接到24V电源的负极，实验挂板上输出元件的公共端连在5V电源的负极上，PLC上输出信号的公共端要接到5V电源的正极。
等所有输入，输出都接好以后，打开电源开关，接通可编程控制器的电源，输入并执行程序，根据程序内容按下相应的开关或按钮，通过发光二级管的亮灭来观察程序是否运行。
在实验室中的可编程控制器调试，按下相应的开关、按钮，触发相应的动作，说明该程序可以运行，实现了热芯盒射芯机多循环加工的PLC控制实验中的应用。
第四章结论
这次课程设计，通过对热芯盒射芯机工作原理的研究，实现了热芯盒射芯机控制的动作过程包括闸门开、加砂振动、闸门关、托板进、左右芯盒夹紧、工作台上升、射砂、排气、工作台下降、加热、芯盒打开、托板出、起芯等过程。
本程序共包括9个输入点，17个输出点，7个时间继电器，两个计数器。
经过调试后每一步的输入对应的输出都满足要求，并编制了顺序功能图及梯形图实现了热芯盒射芯机的循环自动控制。
程序中包含急停功能，急停功能是使机器在出问题或突发状况时，紧急停止的功能，即按下急停按钮停止一切机械运作，防止机械装置的进一步损坏并保证看操作人员的人生安全，同时也是设备停止工作的按钮。
通过此次课程设计，提高了我应用PLC编写程序解决实际生产问题的能力，让我更加了解了相应生产设备的工作过程与原理，使我的能力得到了提高。
第五章参考文献
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[3]樊自田.材料成型装备及自动化[M].机械工业出版社,2006.4
[4]张利平.液压传动系统及设计[M].化学工业出版社,2005.8
[5]王守城,段俊勇.液压系统PLC控制实例精解[M].中国电力出版社,2010.11
[6]胡海清,刘雪雪.PLC与自动生产线技术[M].北京理工大学出版社,2010.7
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