金属压铸机说明书毕业设计Word格式文档下载.docx

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Metaldie-castingmachineiswidelyusedinmetallurgy,buildingmaterials,mechanicalandelectrical,automotiveandotherindustries.Itselectriccontrolsystemcomposedoftimerelay,relayandtransformeretc,notonlythevolumeisbig,costishigh,andinstallation,maintenanceandtrouble.Programmablecontroller（PLC）isakindofspecialdesignedforindustrialenvironmentapplicationandcomputer,becauseofitshighreliability,simpleprogramming,easytomaintainandwidelyusedinvariouscontrolsystems.Configurationsoftwareisariseinthefieldofindustrialautomationisanewtypeofsoftwaredevelopmenttechnology.Developersdon'

tneedtocompilethespecificinstructionsandcode,aslongasusingthetoolsintheconfigurationsoftwarepackage,throughhardwareconfiguration（hardware）,dataconfiguration,graphicsconfiguration,etc.Worktocompletetherequiredapplicationsoftwaredevelopmentwork.Configurationsoftwareisremotemonitoring,datacollection,dataanalysisandprocesscontrolsuchaspowerfulfunction.

Accordingtotheneedsofindustrialfieldprogrammablecontroller（PLC）andtheirowncharacteristics,thedesignofmetaldie-castingmachinePLCcontrolsystemdesignandconfigurationofsimulation.Inthisdesign,thisdesignusesthemitsubishiFX2NseriesPLCproductsseriesprogrammablecontroller.Isacombinationofbooksandmaterials,illustratestheworkingprincipleofPLC,softwareusage,PLChardwaresystemdesignandPLCsoftwaredesign.ConfigurationsoftwareUSESBeijingsunwayconfigurationsoftware,implementationofmetaldie-castingmachineconfigurationmonitoringandPLCcontrolsystem.

Inthedesign,PLCasthehost,die-castingmachine,asfromthemachine,thecomputerPLCandconfigurationsoftwarebasedondiecastingmachinemonitoring,completethewholeprocessofthecontrolofdiecastingmachine,canreflecttheworkingconditionofthedie-castingmachineinthewholeprocess.

Keywords:

PLC;

Metaldie-castingmachine;

Configurationsoftware;

monitoring

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

自从压铸机出现以后，压铸业以它生产速度快、生产的零件单位强度高等优势得到了快速发展。

随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。

随着铸造业的飞速发展，对铸件的质量要求也越来越高，人们要求铸件既有尺寸准确的内外腔形状，又要有良好的力学性能。

现代压铸机从结构上说，已经比较完善合理，要提高压铸件的质量只有从压铸机的本身精度、液压元件的灵敏度、电气控制的可靠性、压铸工艺参数的控制等方面人手。

高压和高速是现代压力铸造工艺的两大特征，实验和生产实践表明，铸件充型完好、轮廓清晰主要取决于压射速度（即压射过程），而铸件的内部质量和力学性能主要取决于增压效果（即增压过程）。

要想获得高质量的压铸件，只有根据不同的情况对压铸过程中的所有工艺参数（如压射压力、压射速度等）进行恰到好处的控制因此，提高压铸行业的自动化程度势在必行，而压铸机是压铸过程的主要机器，它的自动化程度及性能是主要考虑的部分。

【1】目前，由可编程控制器（PLC）和计算机组成的金属压铸机控制系统，正以很快的速度发展着。

才用PLC控制的金属压铸机可靠性高、维护方便、开发周期短，这种压铸机运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完更多更为复杂的控制任务，已成为金属压铸机控制的发展方向。

可编程控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的自动控制装置。

【2】它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现代工业控制的三大支柱（PLC、CAD／CAM、ROBOT）之一。

[3]自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来，迄今己40多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。

它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，抛弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制方便易学、清晰直观，调试和查错都很简单。

当用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。

而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。

可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。

以其可靠性、体积小、逻辑功能强、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。

PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

总而言之，金属压铸机的控制是比较复杂的，可编程控制器的应用为的控制提供了广阔的空间。

PLC是专为工业控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减少，功能不断的完善，并且过程控制更为可靠、平稳，抗干扰性能增强、机械部件与电气部件有机地结合在一起，把计算机、仪表、和电子的功能结合在一起。

由此可见，它已成为金属压铸机运行中的关键技术。

1.2金属压铸机国内外发展状况

同许多其他制造业的自动化进程相类似，压铸行业的自动化水平也随着控制的发展而提高。

到目前为止，控制的发展经历了经典控制时代、现代控制时代和智能控制时代。

在国外压铸机制造行业中，瑞士的Buehler公司首先发明了抛物线压铸系统，此后相继出现了实时闭环控制和CNC压射端。

近年来，日本的东洋公司又开发了一种具有局部压射功能的压射铸造系统。

国外许多有压铸机生产能力的公司都把高新技术应用于压铸机上，在实时压射控制压铸机出现后，欧美几家公司对其进行不断改进，形成性能可靠的系列产品。

目前，这些公司把力量转向为用户提供全方位的技术支持，例如：

Buehler公司已有很完善的Classic、E-volution和Vision三大类压铸机系列，该公司利用其拥有的技术和经验，与德国著名的模具设计制造公司Schaufler联手组建压铸技术中心，对铝、镁合金制造商提供技术支持，并可由Buehler根据要求进行试制和提供实际铸件。

Buehler公司曾为委内瑞拉Suralform公司开发了SSM压铸铝合金轮毂技术，Buehler公司在镁合金压铸、真空压铸和挤压铸造等方面都可提供全方位服务。

以热室机著称于世的Frech公司拥有M系列和RC系列的压铸机，前者根据需要即可采用实时压射控制，也可进行常规三级压射，后者为实时压射控制压铸机。

该公司控制系统根据其功能有Datavario、Datac-ontrol、DatacontrolRC和DatedialogRC供用户选择，积40年镁合金压铸经验，在镁合金应用方面进行开发，为用户提供服务。

在Et本，Toshiba公司的多功能压射结构采用高精度液压伺服阀（直动型先导伺服阀，Directoperatedpilotser-vovalve），其流量为7000L／s，阀的响应时间为5ms，系统反应时间为13ms，可在20ms内将速度从0升高到l0m/s，相对于冲头位置，作为速度的切换点进行输入可有10个点，在各点之间可进行加速、减速并配以Toscast控制系统，实现压铸机的综合控制。

因此生产的压铸件产品质量和精度都很高。

【4】

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。

如国营金城机械厂设计制造了1150kN卧式冷室压铸机、长春机电研究所成功研制500kN、1500kN两种型号压铸机等。

60年代，中国压铸件生产主要用2500kN以下的压铸机。

70年代，为适应压铸件生产的发展，设计制造了1台锁模力40000kN全液压卧式冷室压铸机（上海锻压机床厂制造），生产了第一台热室压铸机和第一台自动浇料装置；

完成了锁模力16000kN以下的卧式冷室压铸机系列产品的开发；

立式冷室压铸机也形成了锁模力2500kN以下的系列产品；

1986年试制出国内第一台J1163A型自动压铸机组。

90年代以来，为适应铸件的生产要求，我国压铸机发展更为迅速。

压铸机设计水平、技术参数、性能指标、机械机构、制造质量等都有不同的提高，某些指标已经达到或接近国际水平，正在想大型化、自动化和单元化进军。

表1-1【5】为我国卧室压铸机的生产能力变化，表1-2【5】为我国压铸机发展状况。

表1-1我国卧室压铸机生产能力变化

时间

1958

1963

1978

1993

1999

2002

2006

2008

2010

吨位

30

80

160

280

800

1600

2000

3000

4000

等级

普通

高精度

表1-2我国压铸机发展情况

1950-1959

1960-1969

1970至今

800-140

2000-3000

5000

程度

精密级

1.3PLC在金属压铸机控制中的应用及发展前景

目前，在金属压铸机的控制方式上，主要有继电器控制、微机和PLC控制三种。

1.3.1继电器控制

几十年来，继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工业领域中被大量应用（如图1-1所示为工业生产控制流程）。

继电器控制柜是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的，采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，一旦生产工艺过程发生改变，则控制柜必须重新设计、重新装配。

图1-1继电器控制系统的示意图

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。

1.3.2微机控制

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。

1.3.3PLC控制

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。

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。

1.3.4三种控制的比较

1.采用继电器控制方案

（1）逻辑工作量大，接线多。

（2）受机械触电影响，寿命限制。

（3）环境差，会降低可靠性和寿命。

（4）更换继电器维护费用高。

2.采用微机控制方案

（1）不适于用于开关量的逻辑控制。

（2）不能按扫描方式工作。

（3）采样速度不均，运算速度较低。

（4）微机控制所需存储量较大。

（5）微机控制不够方便、灵活。

3.采用PLC控制方案

（1）编程方法简单易学。

（2）功能强，性能价格高。

（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。

（4）可靠性高，抗干扰能力强。

（5）系统的设计、安装、调试工作量少。

（6）维修工作量小，维修方便。

（7）体积小、能耗低。

由此可见，PLC控制比继电器控制更能较好的解决了工业控制领域中的普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。

PLC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则压铸机不会工作；

又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。

PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在压铸机的技术改造和控制系统的更新换代，是压铸机控制系统中理想的控制新技术。

1.4课题研究的内容

本课题所研究的内容主要是可编程控制器（PLC）在金属压铸机自动控制系统的应用。

由于大部分老式的金属压铸机使用继电器作为电控系统可靠性差、功能弱、故障多和工作寿命短的缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的PLC老式控制金属压铸机。

论文的主要内容如下：

首先对金属压铸机系统和PLC作比较全面的介绍，接着阐述金属压铸机控制系统的分类及特点。

确定系统的总体结构，由PLC来实现金属压铸机信号控制，完成可编程控制器的选择。

然后是系统的硬件开发，完成PLC的选型、I/O点数分配与PLC的连接。

在分析了金属压铸机系统的软件设计方法基础上，设计出软件流程图，使用组态软件对系统进行仿真。

最后对改造后的技术压铸机系统进行模拟调节。

第二章压铸机的综述

2.1金属压铸机的简介

金属压铸机（如图2-1）就是在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的一系列工业铸造机械，最初用于压铸铅字。

图2-1HTC138冷室金属压铸机

2.2金属压铸机的发展

压铸机是压铸生产中重要的基础技术装备，与压铸工艺的互存、互动关系非常突出，压铸工艺的改进或采用新的技术，都要有与之相应的或新型的压铸机作为技术支撑。

压铸技术起源于印刷工业的铅字铸造技术。

19世纪初，世界印刷工业蓬勃发展，活字（单字母的铅字）的需求量日益增多，于是铸字机应运而生，1849年，Sturgiss制造了第一台用压铸法把铅铸成活字的压铸机，图中可见带有将喷口封住、打开和切断等动作的机构，以及用压射活塞压送熔融金属进入活字模型，可以说这就是压铸机的原始结构，而且机器还具有速度快、效率高，既经济，又可重复生产等特点。

这台压铸机标志着压铸的“黄金时代”的开始1877年，Dusenbury发明了一种既有原始的热室压铸机压射机构，又有模具可以水平移动的压铸机，开辟了模具水平开合的新途径。

于是，典型的热室压铸机便从此诞生。

压铸广泛用于工业生产还只是上世纪初，应用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产中。

1904年英国的法兰克林（H．H．Franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。

1905年多勒（H．H．Doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。

随后瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。

1927年捷克工程师约瑟夫?

波拉克（JesefPfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足之处，从而使压铸技术向前推进了一大步。

近40年，随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。

压铸生产不仅在有色合金铸造中占主导地位，而且已成为现代工业的一个重要组成部分。

近年来，一些国家由于依靠技术进步促使铸件薄壁化、轻量化，因而导致以往用铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念改变为用技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依据。

2.3金属压铸机的分类

压铸机的分类方法很多，按使用范围分为通用压铸机和专用压铸机；

按锁模力大小分为小型机（≤4000kN）、中型机（4000kN～10000kN）和大型机（≥10000kN）；

通常，主要按机器结构和压射室（以下简称压室）的位置及其工作条件加以分