金属压铸机plc控制Word文档格式.docx
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2014年6月16日至2014年6月日
摘要
根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点,本设计为基于金属压铸机的PLC控制系统。
在这个设计中,本设计采用西门子公司PLCS7-200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。
关键字:
液压传动可编程控制器金属压铸机
第1章绪论1
1.1PLC简介1
1.2金属压铸机概况及控制要求2
第2章设计方案4
2.1继电器控制方案4
2.2微机控制方案4
2.3方案的对比及选择PLC控制方案的原因5
第3章控制系统硬件电路设计6
3.1I/O口分配6
3.2主电路7
3.3PLC的I/O接线图7
第4章控制系统软件设计8
4.1控制系统软件设计8
4.2控制系统的顺序功能图9
4.3程序9
第5章控制系统的调试10
5.1控制系统的调试过程10
第6章设计体会11
附录12
第1章绪论
1.1PLC简介
可编程序控制器,英文称ProgrammableLogicController,简称PLC。
但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以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指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。
传统的继电器控制系统主要存在以下两个缺点,一是可靠性差,排除故障困难,因为它是接触控制,所以当触点发生磨损和断裂等损坏情况时很难做出相应处理;
二是灵活性差,总体成本较高。
继电器本身并不贵,但是控制柜内部的安装,接线工作量极大,工艺发生变化时相应的改动更是复杂。
因此当市场需要适应新的变化时,PLC就应运而生了。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;
调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
可编程序控制器一直在发展中,所以至今尚未对其下最后的定义。
国际电工学会(IEC)曾先后于1982年、1985年和1987年发布了可编程序控制器标准草案的第一,二,三稿,并在1987年2月对PLC作了如下定义:
可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器,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。
可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
定义强调了PLC是:
1数字运算操作的电子系统——也是一种计算机;
2专为在工业环境下应用而设计;
3面向用户指令——编程方便;
4逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作;
5数字量或模拟量输入输出控制;
6易与控制系统联成一体;
7易于扩充。
1.2金属压铸机概况及控制要求
金属压铸机工作示意图如图1.2所示,压铸机的动作由液压油缸驱动,执行元件为电磁阀,其工艺流程如下:
图1.2金属压铸机工作示意图
(1)原位:
模板在开模位置,模板左限位开关SQ1闭合;
射入活塞已右移位,活塞右限位开关SQ3闭合;
喷嘴已上移至原位,喷嘴上位限位开关SQ5闭合。
(2)关模:
当按下启动按钮SB1时,关模电磁阀YV0通电,模板右移。
当模板右移至关模位置时,模板右限位开关SQ2闭合,关模电磁阀YV0断电,模板停止右移。
(3)射入:
当模板关闭后,射入活塞左移电磁阀YV2通电,射入活塞向左移动,将金属液射入模内。
当射入活塞左移至终点位置时,活塞左限位开关SQ4闭合,射入活塞左移电磁阀YV2断电,射入活塞停止左移。
(4)活塞返回与冷却:
当射入活塞向左移至终点位置时,射入活塞右移电磁阀YV3通电,射入活塞右移。
当右移至原位时,活塞右限位开关SQ3闭合,射入活塞右移电磁阀YV3断电,射入活塞停止右移。
在射入活塞开始右移的同时,冷却水电磁阀YV4通电,使冷却水流过模具的冷却水循环系统,以期迅速冷却模具中的高温液态金属,使其固化成型。
当冷却水电磁阀YV4通电50s时断电,冷却水关闭。
(5)开模:
当射入活塞右移至原位且冷却水已关闭时,开模电磁阀YV1通电,模板左移,工件被自动顶出。
当模板左移至原位时,模板左限位开关SQ1闭合,开模电磁阀YV1断电,模板停止左移。
(6)洗模:
当模板停止左移时,喷嘴下移电磁阀YV5和喷液电磁阀YV7同时通电,喷嘴一边下移,一边向两侧模板喷射洗模液。
当喷嘴下移终点位置时,喷嘴下限位开关SQ6闭合,喷嘴下移电磁阀YV5断电,喷嘴停止下移。
(7)喷嘴返回并停止喷液:
当喷嘴停止下移时,喷嘴上移电磁阀YV6通电,喷嘴上移。
与此同时,喷液电磁阀YV7断电,喷嘴停止喷液。
当喷嘴上移至原位时,喷嘴上限位开关SQ5闭合,喷嘴上移电磁阀YV6断电,喷嘴停止上移。
至此,金属压铸机压铸工件的一个工艺过程结束。
第2章设计方案
2.1继电器控制方案
在逻辑控制方面,继电器是利用电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。
采用硬线连接,连线多而复杂,对今后的逻辑修改、增加功能很困难。
在控制速度上,依靠机械触电的吸合动作来完成控制的继电器的控制系统,工作效率低,工作速度慢。
在顺序控制方面,继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制,时间继电器内部的机械结构容易受环境和温度变化的影响,造成定时的精度不高。
在灵活性可扩展性方面,继电器安装后,受电气设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响,系统在今后的灵活性、扩展性很差。
虽然继电器控制可实现逻辑功能,但不具备计数的功能,另外,继电器控制使用大量的机械触点,触点在开闭时会产生电弧,造成损伤并伴有机械磨损,使用寿命短,运行可靠性差,不易维护。
继电器控制历史长久,有较为成熟和固定的设计方法,易于掌握,尤其适合逻辑控制,但如果是时序、步进性控制和过程控制则或是构成系统较复杂,或难以单独实现需要借助过程仪表等。
这种系统稳定性、可靠性差,运行有较多的噪声,外部硬接线为主,不具有良好的柔性,一旦电路结构完成就要相对固定下来,需要更改时会很麻烦。
继电器触点有过载、发热粘连等缺点,维护量较大。
一般用于结构简单,电流量小的场合。
2.2微机控制方案
微机控制,成本比PLC低,逻辑针对性高,所以要在对整个系统非常了解的时候才会使用,智能化比PLC高,专业应用的时候,实现的功能要比PLC多,具有安全性可靠性最高的特点,输入输出信号还可以实现一体化隔离,通讯组态模式最多。
开发周期最长,一旦要有变化修改比较麻烦。
一旦实现自有批量生产,如果不包括软件附加值,成本甚至比继电器控制还要低。
微机最突出的特点是具备计算机的运算能力和存储容量,适用于复杂应用和大量数据处理.。
微机系统也具有软硬件结合实
现功能的特点,而且目前的微机系统有专业的工用于工业控制环境,其抗干扰能力、运行稳定性等都比最初使用商用机好得多了。
而硬件上,已经有多种基于现有总线形式的功能块可以选用,如数据采集卡、运动控制卡、过程控制卡、智能通信卡等,这些功能块是专业厂家进行专门设计的,让用户可以结合各种通用编程软件如VC++、VB、Delphi以及各种数据库开发软件等即可迅速实现控制系统软件的设计。
不过在造价上恐怕是最高的,而其可靠性虽然已经有很大提高能够适应许多工业现场的环境了,但仍然还不足以达到PLC的水平。
另外还通过微机直接控制过元器件,他的功能可谓更加强大。
但是另一方面他体型大,也太笨拙,一般微机也不适合用于工业控制场合,但是工业控制计算机可以。
机最突出的特点是具备计算机的运算才干和存储容量,适用于复杂应用和大量数据处置。
微电路控制,就是单片机控制,这个系统其把PLC模块化的各个部分集中在一起,其主要通过一块电路板实现,空间大大减小,但是由于所有的电路集中在一块板子上,其实现的功能、输入输出的点数受到限制,而且系统的散热性,维护性受到考验,若其中一部分损坏,其只能全部更换。
单片机现在主要用在功能单一的小型系统中,如随小型设备来的控制系统。
2.3方案的对比及选择PLC控制方案的原因
由上可知继电器控制具有:
工作效率低,工作速度慢,灵活性,扩展性和可靠性都比较差,而且机械化程度比较高,智能化不强等缺点。
而微机方案虽然智能化程度比较高但其开发周期长,灵活性低,修改特别麻烦而且编程特别复杂难学。
PLC智能化高,逻辑控制可靠度高,具有通讯功能,占体积小,功耗小,PLC是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置。
PLC最突出的特点是抗干扰能力强,编程简单灵活,适用于大多数工业控制场合.。
.PLC系统是具有柔性的软接线系统,多数情况下通过不算复杂的编程,以软硬件结合的方式可以实现控制功能,目前应用也极为广泛,可靠性极高、抗干扰能力强,已经被广泛接受。
现在的PLC可以实现从小到大各种规模的控制系统,并且除了逻辑控制外,还可以方便的通过各种功能模块、通信模块、智能模块、人机界面等实现过程控制、闭环控制、通信、位置/伺服控制、人机交互等,功能极为强大。
PLC系统更改方便,改动程序可以节省大量外围硬接线的改动工作量。
但是目前各种厂家的PLC在硬件软件方面不通用、“各自为政”现象尚难以改观。
在用户方面各自变得程序也往往不具有通用性,尤其是采用梯形图编程时程序的“个性”风格十分突出,可移植性、可维护性不如微机控制系统做得好。
PLC系统的价格也不是太高,在性价比上应该是最好的。
PLC就是为了替代继电器的缺点而开发的,其就是可编程控制器,其众多的逻辑控制在PLC内部来实现,引起大大的节省了设备空间,其只需要外部的输入输出接口来与外界连接,这样的状况使整个系统耗电量、可靠性、维护性有到显著的改善,其最优越的特点就是程序更改方便,对待外部实现的功能更加人性化。
第3章控制系统硬件电路设计
3.1I/O口分配
图3.1I/O口分配
3.2主电路
图3.2金属压铸机的主电路图
3.3PLC的I/O接线图
图3.2(a)Plc输入端接口电路
图3.2(b)Plc输出端接口电路
图3-2外部接线图
第4章控制系统软件设计
4.1控制系统软件设计
首先分析被控对象的控制过程和设计要求,选择合适的PLC;
其次分配I/O地址、分解控制任务;
最后,进行系统设计。
系统设计包括硬件设计和软件设计。
软件设计必须建立在硬件的基础之上,本控制系统通过程序控制指令实现,