组铸造机控制系统设计.docx
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组铸造机控制系统设计
文档编制序号:
[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
组铸造机控制系统设计
电气工程学院
课程设计说明书
电气控制与PLC
设计题目:
铸造机控制系统设计
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
教师职称:
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称:
电气控制与PLC
基层教学单位:
指导教师:
学号
学生姓名
(专业)班级
设计题目
铸造机控制系统设计(70起评)
设
计
技
术
参
数
1.设计内容见附页(33)
2.使用组态王实现上位控制
3.公共实践(四层电梯)
4.公共实践(邮件分拣)(选作)
5.查阅资料(变频器)
设
计
要
求
采用PLC进行设计。
画出系统图,采用梯形图编程,并给出相应的组态控制工程(附主画面)。
结合公共实践部分,完成设计说明书。
参
考
资
料
“电气控制”类图书及论文资料
“可编程控制器”类图书及论文资料
周次
20周
应
完
成
内
容
分析设计要求、查资料、确定方案,设计梯形图、设计上位组态
撰写课程设计说明书,答辩
指导教
师签字
基层教学单位主任签字
说明:
1、此表一式三份,系、学生各一份,报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科
摘要
本课题介绍的是铸造机的PLC电控系统,电气采用日本三菱FX2N型课编程序控制器(PLC)进行控制设计,其目的是提高系统运行的可靠性和自动化程度,减轻操作工人的劳动强度和电气维修工人的工作量及维护时间,以提高产品的质量和劳动生产率。
近年来,随着可编程控制器(PLC)应用技术的发展,其在工业生产中的应用也越来广泛;根据工业现场的需要和PLC自身的特点,可编程控制器在工业生产中也被广泛采用,使工业控制变得更为灵活、方便,也使得生产效率大大提高。
在工程生产领域,我们也运用到了PLC,例如,在压铸机上我们运用它帮助我们完成了多个人的工作,实现了压铸机的智能化控制,从而降低了生产成本,提高了劳动效率。
在工业上应用PLC是我们以后发展的必然方向,它将成为代替原始机械控制的有效控制装置。
在工业生产中采用可编程控制器PLC,可利用其硬件和软件上采取的一系列抗干扰措施,使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。
本小组进行了分工合作,分工情况如下:
邢永跃,朱恩多和王延强负责主程序的编写,材料整理和说明书的编写;卢小召和张天亮负责学习并使用组态王完成操作过程的复现;我负责硬件的制作和调试。
第1章系统设计
1.1控制系统的设计
控制系统的设计步骤为:
(1)根据被控对象的控制要求,确定整个系统的输入、输出设备的数量,从而确定PLC的I/O点数,包括开关量I/O、模拟量I/O以及特殊功能模块等。
(2)充分估计被控对象的控制要求,所选的PLC的I/O点数应留有一定的余量。
另外,在性能价格比变化不大的情况下,尽可能选择同类型中功能强的新一代PLC。
例如:
对三菱公司的小型PLC来说,一般应选用FX系列PLC,而不再选用F系列PLC。
(3)确定选用的PLC机型。
本次设计根据老师提供的器件,选择了型号为FX2N-48MR-001的PLC。
(4)建立I/O分配表,绘制PLC控制系统的流程图。
(5)根据控制要求,绘制用户程序的流程图。
(6)编制用户程序,并借助编程器将用户常年供需装入PLC的用户程序储存器。
(7)在实验室模拟调试用户程序。
(8)完成第7步的工作后,连接硬件调试用户程序。
(9)整个系统的调试结束后,编写说明文件。
1.2PLC控制系统类型
一般来说,PLC控制系统可分为下列三种类型:
1.由PLC构成的单片机控制系统
2.由PLC构成的集中控制系统
3.由PLC构成的分布式控制系统
图1.2.1单机控制系统图1.2.2集中控制系统
1.3铸造机工艺流程
图1.3.1铸造机构造图
(1)合上PLC控制柜内的所有空气开关,接通PLC电源及直流24V供电电源。
(2)将手动顺控转换开关置于手动位置,按下油泵启停按钮,电机在卸荷状态下启动(再次按下油泵启停按钮,油泵电机停止运行),其控制由计算机自动完成,此时才可以进行铸造机运行操作。
1.3.2系统运行操作
该系统操作为手动和顺控两种方式。
手动方式
将手动顺控转换开关置于手动位置,启动油泵电机,电动运行停止按钮,运行指示灯点亮,此时,可根据铸造机运行要求操作相应的控制按钮即可:
运行中可反复点动运行停止按钮,来停止运行和返回原运行状态。
顺控方式
进行顺控操作之前,必须用手动方式将铸造机的合模缸退回到尾部位置,再将手动顺控转换开关置于顺控位置,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,以后重复上述过程,直到回到原始位置为止;运行中可反复点动运行停止按钮,来停止运行和返回原始运行状态。
第二章总体设计
2.1主程序设计
主程序部分主要包含以下三部分:
(1)油泵电机启动及系统短路保护程序;
(2)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;
(3)系统设有完善的互锁保护程序。
2.2手动程序设计
铸造的流程如图所示:
开始操作时,启动铸造机工作,先按下合模缸进的按钮,这时油泵电机开始向合模缸注入液压油,然后合模缸开始前进,当合模缸前进到合模缸压力上限时(由液压站压力来检测),合模缸停止运行,同时卸荷阀打开,液压油流入油泵电机。
这是合模缸第一次进到压力上限,这时的压力上限是试模状态,还不能放入模具。
按动合模缸退按钮,油泵电机向合模缸注入液压油,合模缸开始后退,合模缸不能退到铸造机尾部,而是退到比尾部更靠前的位置(限位开关1的位置)。
其目的在于试模状态后,铸造机可以较短距离完成第二次合模,这样可以节省时间,提高工作效率。
第二次合模完成以后,为了保证工艺和在旋转缸翻转时的安全,合模缸进入保压阶段。
按照工艺流程按动旋转缸后倾按钮,油泵电机向旋转缸注入液压油,旋转缸开始后倾。
当旋转缸后倾到后倾限位开关时,旋转缸停止工作,同时卸荷阀打开,液压油流回油泵电机。
这时,另一名操作人员将融化的铸液倒入已经放入模具的机件中,由温度检测元件检测机件中的铸液是否冷却。
如果已冷却,自动提示进入下一步的操作。
工件冷却以后,操作人员按动旋转缸前倾按钮,油泵电机向旋转缸注入液压油,旋转缸前倾。
当旋转缸前倾到前倾限位开关时,旋转缸停止工作,同时卸荷阀打开,液压油流回油泵电机。
解除保压,液压油流回油泵电机。
此时操作人员按照工艺流程按动合模缸退按钮,液压油重新流入合模缸,合模缸开始二次后退。
为了取模方便,合模缸第二次退要退到机器的尾部也就是限位开关2的位置,到位后合模缸停止工作,液压油流回油泵电机。
由于金属冷却后人工取模比较困难,因此在这个系统中设计了脱模工艺。
合模缸退到位后,按下脱模按钮,脱模缸前进,脱模到位后自动复原。
这时一个循环完毕。
2.3顺控设计
在手动过程中,操作人员在频繁的按动按钮,这样既不利于提高工作效率,又容易因为操作时间的延长而产生一些错误,不利于安全生产。
因此,可以将手动系统中得合模缸前进后退、旋转缸前倾后倾、脱模缸前进后退统一为一个步进开关。
这样就是把手动改为顺控,也就是改为半自动控制。
其操作主要包含五个步骤,都由一个步进开关控
制。
这样操作人员就可以减轻一些负担。
其简要的过程如上图所示:
铸造机顺控工作时,合模缸必须在铸造机尾部,因为一个循环工序的开始必须定一个位置为起始位置。
当操作人员第一次按动步进开关时,合模缸进,此时油泵电机向合模缸注入液压油,合模缸前进。
当前进到合模缸压力上限时(由液压站压力检测仪表测得)合模缸停止运行同时卸荷阀打开液压油流回油泵电机。
这是合模缸第一次进到压力上限,但是根据工艺要求这次进到压力上限为试模并不放人模具,进到压力上限的同时合模缸自动退到限位开关1的位置。
其目的在于试合模以后铸造机可以较短的距离完成第二次合模。
先将模具放好在第二次按动步进开关合模缸进,油泵电机向合模缸注入液压油,与手动挡相同当第二次合模完成以后,为了保证工艺和在旋转缸翻转时的安全合模缸进入保压阶段。
不需要按动旋转缸后倾按钮,旋转缸自动后倾,油泵电机向旋转缸注入液压油。
当旋转缸后倾到限位开关时,旋转缸停止工作同时卸荷阀打开液压油流回油泵电机,这时由另一名操作人员将融化的铸液倒入已放入模具的机件中.
铸液冷却以后操作人员第三次按动步进开关旋转缸前倾,油泵电机向旋转缸注入液压油旋转缸前倾。
当旋转缸前倾到限位开关时,旋转缸停止工作同时卸荷阀打开液压油流回油泵电机。
接触保压,液压油流回油泵电机,此时操作人员按照工艺流程第四次步进开关合模缸退,液压油从新流入合模缸。
合模开始第二次后退。
为了取模方便,合模缸第二次退并退到及其的尾部即限位开关2的位置,到位后合模缸停止工作,液压油流回油泵电机。
由于铸液冷却后人工取模比较困难,因此这个系统设计了脱模工艺。
合模缸退到位后,操作人员第五次按动步进按钮,脱模缸前进到位后自动后退复原,这时一个顺控循环完毕。
第三章程序设计
应用GX-Developer绘制的梯形图如下:
第4章硬件设计
4.1电路板连接:
图4.1.1电路板正面原件分布图
图4.1.2电路板背面连线图
4.2输入输出编址
输入输出的地址设计如下表:
表4.2.1输入输出地址表
输入编址
输出编址
脱模缸进按钮(手动)
X0
脱模缸进
Y0
运行暂停/开始按钮
X1
脱模缸退
Y1
合模缸进按钮(手动)
X2
合模缸进
Y2
合模缸退按钮(手动)
X3
合模缸退
Y3
旋转缸退按钮(手动)
X4
旋转缸退
Y4
旋转缸进按钮(手动)
X5
旋转缸进
Y5
手动OFF/顺控ON(转换开关)
X6
卸荷阀
Y6
步进按钮
X7
滤油器堵指示灯
Y11
合模缸退到2位行程开关
X10
运行指示灯
Y12
合模缸退到1位行程开关
X11
油泵电机过载(指示灯)
Y13
油泵启/停按钮
X12
报警电笛
Y14
油泵电机过载(热继电器)
X13
保压灯
Y27
合模压力上限(压力传感器)
X14
滤油器堵(压力传感器)
X15
报警解除按钮
X17
旋转缸进到OFF行程开关
X20
旋转缸退到OFF行程开关
X21
脱模缸进到位行程开关
X23
脱模缸退到位行程开关
X24
启动/停止按钮
X26
保压按钮
X27
4.3铸造机模型设计
根据我们掌握的要求,以及手头的资源,我们制作了如下的铸造机模型,对于我们的课设进行补充。
铸造机模型如下:
图4.3.2加工工具
心得体会
经过紧张忙碌的一周课设,正如老师所说的那样,我们在一起学到了很多东西。
首先,是知识层面的巩固和提高。
虽然经过了一个学期的学习,我们对于PLC有了初步的了解,但真正自己动手去设计一个实用的系统,这还是第一次。
当然,在这个过程中,我们面临着很多的问题,像如何搞清楚铸造机的整个流程和所有的细节,如何将这些转化成梯形图,如何实现手动顺控的切换等等。
一系列的问题,需要我们一步步解决。
当然,也正是在这个解决问题的过程中,我们对于PLC的应用有了更深刻的理解。
在讨论的过程中,我们也充分认识了交流的智慧,很多问题都是在交流中得到了很好的解决。
其次,是学习能力的锻炼。
短短一周的时间,我们需要学习和应用组态王来完成铸造机运行的模拟演示。
这确实是一个挑战。
但我们组分配到这一任务的两名同学不仅完成了这一任务,而且完成的非常优秀,这对于我们团队也是很大的鼓励。
第三,是规定任务以外的创新。
的确,8个小组完成一个课题,想要出彩,就需要一些与众不同的。
因此,从写程序,到组态王展示,甚至说明书和PPT,我们都尽力加了本组独特的东西。
而我因为有这些材料,所以从周一分工时,我就主动要求去做出实物模型,后来遇到很多困难,我都在想我做这个东西的意义到底在哪?
经过这周课设,组态王没有学到,程序编程也没有完善,不过设计硬件结构时,我还是学到了一些东西,在实现电机正反转时,我失败了好几次,后来发现,plc的输出端是零,而非输入端是高电平。
第四,是综合能力的锻炼。
就像PPT中提到的,完成课设,除了需要一定的知识储备,还需要一些综合的能力作为支撑,如PLC设计控制系统的编程思路和综合分析问题的能力,团队合作能力,自主学习的能力等等。
在实习的过程中,我们组很好的做到了彼此信任,能者多劳,各尽所能,组员之间彼此协作,这也为我们及时,顺利的完成课设打下了坚实的基础。
谢谢老师!
参考文献
[1]PLC电气控制技术(第2版)漆汉宏机械工业出版社
[2]可编程控制原理与应用顾占松、陈铁年国防工业出版社
[3]FX2NPLC编程手册
[4]工厂电气控制设备赵明、许主机械工业出版社
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语:
①该生学习态度(认真较认真不认真)
②该生迟到、早退现象(有无)
③该生依赖他人进行设计情况(有无)
平时成绩:
指导教师签字:
2014年月日
图面及其它成绩:
答辩小组评语:
①设计巧妙,实现设计要求,并有所创新。
②设计合理,实现设计要求。
③实现了大部分设计要求。
④没有完成设计要求,或者只实现了一小部分的设计要求。
答辩成绩:
组长签字:
2014年月日
课程设计综合成绩:
答辩小组成员签字:
2014年月日