SP板切割机电气控制系统.docx
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SP板切割机电气控制系统
毕业设计(论文)
毕业设计题目:
SP板切割机电气控制系统
学生姓名:
学号:
系 别:
电力系
专 业:
机电一体化技术
指导教师:
专业技术职务:
平顶山工业职业技术学院
二〇一二年六月
毕业设计(论文)任务书
学生姓名:
学号:
年级:
09级
专业:
机电一体化技术
班级:
4班
系部:
电力系
毕业设计
论文题目:
SP板切割机电气控制系统
完成日期:
2012年4月25日
设计地点:
指导教师:
系部负责人:
发任务书日期:
2012年3月5日
毕业设计(论文)任务内容
一、设计内容:
1.对本课题的总体介绍:
工艺路线包括以下几步:
横向切割,大车快速纵向行走,纵向切割,斜向切割,开槽切割,自动横向切割。
SP板切割机装置图如下所示:
2.主要内容:
2.1主切割电动机M1正反转运行,实现SP板横向、纵向及斜向切割功能。
2.2开槽电动机M2单向运行,实现SP板表面开槽功能。
2.3油泵电动机M3单向运行,给液压系统提供动力。
2.4回转电动机M4正反转运行,调整切割头角度。
节,
2.6旋转编码器实现切割机切割深度的实时检测。
2.7数码管(带译码器)实现切割机切割规格机切割深度的实时显示。
2.8直流开关电源为PLC输入信号提供电源,同时为PLC输出驱动提供电源
3.对完成课题内容的具体要求:
3.1.编制电气控制总体方案说明;
3.2.设计电气控制原理图;
(1)主电路设计;
(2)交流控制电路设计;
(3)主要器件
二、时间安排与要求:
序号
日期(起止周数)
设计(论文)工作进度
1
3月5日~3月15日
收集相关资料及有关专利文献。
2
3月16日~3月31日
编制电气控制总体方案。
3
4月1日~4月5日
PLC硬件配置电路。
4
4月6日~4月15日
PLC状态转移图。
PLC控制程序(梯形图和指令表),用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。
5
4月16日~4月25日
毕业论文撰写。
三、其他需要说明的的事项:
毕业设计(论文)撰写内容与格式要求必须严格按照学院教务处指定的格式执行(分别详见附件2和3)。
注:
任务书由指导教师填写
前言
随着全球经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,一些老式的设备已经不能满足人们的需要,随之而来的是自动化设备的快速发展,自动化强度也越来越高,再生产生活中课随处可见。
随着自动化设备的快速发展,应运而生的PLC电气控制技术在现代工业控制领域中也已得到了广泛的应用。
以PLC的控制功能而言,plc的可靠性高,抗干扰能力强,配套齐全,功能完善,适用性强,易学易用,系统的设,、建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低。
PLC不仅具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令;还有自身的网络体系和开放I/O及通讯接口,而且几乎已经发展到了尽善尽美的地步。
PLC及其应用,向着数字化,信息化,智能化的方向发展,与微电子技术的发展密切发展相关,又与控制技术,计算机技术,网络技术,显示技术的发展互相联系,互相补充,互相融合和渗透。
本次基于PLC电气控制系统的屋面SP板的切割,要求其实现的速度快,功能多,切割有力度,能够多方位切割,这就迫使人们一步步的改变老思路了,通过新的方法来实现它,于是就研发出了屋面SP板切割机。
SP板究竟是是什么呢?
SP板即预应力混凝土空心板。
SP板可使建筑工程梁柱减少,自重减轻;房间净空提高,建筑物层高降低;施工工期缩短,施工人工费、材料费降低等等优势,会使整个建筑工程的综合造价降低,改善使用功能。
SP板不受结构形式限制,广泛适用于框架、钢结构、砖混等多种建筑结构形式,可广泛用于用作工业厂房、学校、商场、办公楼、大开间住宅,库房、医院、文体场馆及现代化公寓等建筑的楼板、屋面板等。
墙板SP板长宽尺寸和规格型号均可以根据工程实际需要定制,不受模数限制,五十余种型号可供选择,而且可以根据建筑物功能和造型需要开洞、切角、切圆、悬挑等。
而且可直接安装在钢结构、混凝土框架结构、砖混结构上,是目前理想的组合产品。
研究意义在于它满足了人们对切割机的各种需求,方便人们控制,使用起来非常方便,而且还具有很多功能,也是切割机研发在技术上的一次重大突破。
针对建筑用SP板切割机的工艺,研制生产了一套机、电、液一体化的多功能SP板切割机,采用先进的PLC实现电气控制,自动化程度较高,运行安全可靠,能提高SP板的切割效率,且能满足用户多方位的切割要求。
本课题研究的屋面SP板切割机实现了许多以前用继电器控制实现不了的功能,具有很高的应用价值。
SP板切割机电气控制系统
专业机电一体化技术班级09级4班姓名
指导老师:
000
摘要:
本次课题研究的是屋面SP板切割机的PLC控制系统。
目的是满足了人们对切割机的需求,方便人们控制,使用起来方便,而且能够实现多种功能。
也是切割机研发在技术上的一次重大突破。
具体实现的功能是:
横向切割、纵向切割、斜向切割、大车快速纵向行走、开槽切割、自动横向切割。
由于采用PLC自动控制系统简捷方便、经济实用。
所以选用PLC控制来完成屋面SP版的自动切割。
关键词:
SP版PLC控制系统电气设备自动化
1引言
1.1屋面SP板切割机的来源
随着全球经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,人们对一些自动化设备的需求也越来越大,要求其自动化强度也越来越高,对于屋面SP板的切割也是不例外。
它要求其实现的功能多,速度快,切割有力度,多方位切割,这就迫使人们一步步的去实现它,屋面SP板切割机也就这样被研发出来了。
具体SP板是什么呢?
SP板可使建筑工程梁柱减少,自重减轻;房间净空提高,建筑物层高降低;施工工期缩短,施工人工费、材料费降低等等优势,会使整个建筑工程的综合造价降低,改善使用功能。
SP板不受结构形式限制,广泛适用于框架、钢结构、砖混等多种建筑结构形式,可广泛用于用作工业厂房、学校、商场、办公楼、大开间住宅,库房、医院、文体场馆及现代化公寓等建筑的楼板、屋面板等。
1.2研究意义
本次设计能满足人们对切割机的需求,方便人们控制,让人们使用起来非常方便,而且能够实现很多功能,也是切割机研发在技术上的一次重大突破。
也应正了“科学技术是第一生产力”这句话。
针对建筑用SP板切割机的工艺,研制生产了一套机、电、液一体化的多功能SP板切割机,采用先进的PLC实现电气控制,自动化程度较高,运行安全可靠,能大大地提高SP板的切割效率,且能满足用户多方位的切割要求。
本课题研究的屋面SP板切割机实现了许多以前用继电器控制实现不了的功能,具有很高的应用价值。
2切割机装置及其工艺要求
2.1工艺路线
●横向切割
●大车快速纵向行走
●纵向切割
●斜向切割
●开槽切割
●自动横向切割
2.2选择PLC控制意义
2.2.1PLC替代继电器的意义
1、PLC可以很容易地实现比较复杂的控制逻辑,传统的继电器系统实现同样的功能则需要大量的控制继电器;
2、PLC以弱电控制强电,省去大量控制继电器,节省电能,运行成本低;
3、对于复杂工艺的控制系统,采用PLC可以简化控制设备(箱柜),节省设备投资;
4、PLC改变工艺控制简便易行,传统继电器系统难以改变工艺;
5、PLC检修维护比较方便,需要配备的元器件少,维护成本低,节约大量有色金属;
6、PLC控制设备占地面积小、运行噪音小、发热少、损坏元件垃圾少,利于环境;
7、PLC运行维护需要比较高的专业技术。
2.2.2经济意义
随着技术的进步,继电器控制系统已显示出越来越多的弊端。
近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广,它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势,是其它工控产品难以比拟的。
如果用PLC控制技术对这些系统实施改造,系统配置灵活,编程功能强,性能价格比高,则具有普遍的技术及经济意义。
2.2.3其他优点
除了以上优点以外PLC控制还具有实时性、高可靠性、安装简单,维修方便等优点。
3切割机装置电控设备及要求
●主切割电动机M1正反转运行,实现SP板横向、纵向及斜向切割功能。
●开槽电动机M2单向运行,实现SP板表面开槽功能。
●油泵电动机M3单向运行,给液压系统提供动力。
●回转电动机M4正反转运行,调整切割头角度。
●液压马达及电磁铁YA实现切割机装置的各种动作及速度调节。
●旋转编码器实现切割机切割深度的实时检测。
●数码管(带译码器)实现切割机切割规格机切割深度的实时显示。
●直流开关电源为PLC输入信号提供电源,同时为PLC输出驱动提供电源
4设计过程
4.1电控系统原理图
根据切割机装置设备的要求,设计电控系统原理图包括:
切割机装置电气控制主电路原理图(图1)以及相应要求的交流控制电路原理图(图2)。
图1切割机装置电气控制主电路原理图
图2切割机装置交流控制电路原理图
4.2PLC控制电路原理图
选用三菱FX2N-128MR型,由此得到的PLC输入\输出借口功能表如表1及表2所示。
表1PLC输入接口功能表
表2PLC输出接口功能表
4.3PLC控制程序设计
根据切割机装置操作控制要求,结合PLC控制电路编制如下PLC控制程序。
PLC控制程序
4.4指令表
4.5工作原理分析
●按下SB1主切割机正传
●按下SB2主切割停止
●按下SB3主切割机反转
●按下SB4开槽电机启动
●按下SB5开槽电机停止
●按下SB6回转电机正传
●按下SB7回转电机停转
●按下SB8回转电机反转
●按下SB9液压机点动启动和停止
●按下SF1切割机点动规格设置
●按下SF2切割机规格设定微调(加)
●按下SF3切割机规格设定微调(减)
5操作说明书
根据切割机装置的设备和电控情况以及所设计的PLC控制程序,切割机电控操作说明如下:
本系统采用PLC对多功能切割锯进行控制,控制对象包括主切割电动机、开槽切割电动机、液压泵、回转电动机以及各个电磁铁等。
控制功能包括设定切割规格、手动/自动横向切割、手动台车快速纵向行走、手动纵向切割、手动横向切割、手动开槽切割等。
5.1切割规格设定
1)当切割头处于上极限位置,按下规格设定点动按钮,点动第一次规格设为380,第二次为300,第三次为250,第四次为200,第五次为180,第六次为150,第七次保持150,并对设定复位,进入下一次与前相同的规格设定循环,设定结果在数码管上显示。
2)规格设定完成,还可对所设定的规格进行微调,按下规格设定微调(+)点动按钮,在设定的规格基础上可累加上主锯低部距水泥面的距离,按下规格设定微调(-)点动按钮在设定超过时使设定值减小,设定结果在数码管上指示,这一功能可保证在锯片磨损时,对切割深度进行补偿设定。
3)切割机各种切割功能均是在设定工作完成后进行。
5.2手动横向切割
1)台车加紧/松开转换开关指向左90度(最大加紧力)位置,电磁铁17YA、19YA得电,18YA失电,台车加紧指示灯亮30S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降/上升转换开关指向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
3)回转制动液压缸开起/制动转换开关指向左45度(锁定液压缸开起)位置,电磁铁5YA失电,6YA得电,锁定液压缸开起指示灯亮5S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
4)按下回转电动机起动按钮(正转或反转),回转电动机带动主锯旋转,回转电动机运转指示灯亮,将主锯转至与水泥板纵向垂直位置,按下回转电动机停止按钮,主锯停止转动。
5)回转制动液压缸开起/制动转换开关指向右45度(锁定液压缸锁定)位置,电磁铁5YA得电,6YA失电,锁定液压缸锁定指示灯亮5S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
6)小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45度(小车制动开起)位置,电磁铁3YA失电,4YA得电,小车制动开关指示灯亮5S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
7)横移小车左移/右移转换开关逆指向左45度(横移小车左移)位置,电磁铁7YA、9YA得电,8YA失电,小车左移指示灯亮,主锯向左行驶至左端起始切割位置。
8)按下主切割电动机正转起动按钮,主切割电动机运转指示灯亮,检查锯口方向是否满足要求,检查冷却水是否打开。
9)切割头下降/上升转换开关指向左45度(切割头下降)位置,电磁铁10YA失电,11YA得电,升降液压缸下降指示灯亮,切割头下降,至切割位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,该转换开关转回中间位置。
10)横移小车左移/右移转换开关指向右45度(横移小车右移)位置,电磁铁7YA、9YA失电,8YA得电,小车左移指示灯亮,主锯向右行驶切割水泥板,至右端切割极限位置,7YA、8YA、9YA失电。
11)切割头下降/上升转换开关指向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,完成一次手动横向切割工艺。
5.3台车快速纵向行走
1)台车加紧/松开转换开关指向左45度(最小加紧力)位置,电磁铁17YA得电,18YA、19YA失电,台车加紧指示灯亮30S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降/上升转换开关指向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
3)开槽升降液压缸下降/上升转换开关转至开槽机构上升位置,开槽升降液压缸上升指示灯亮5S,开槽机构上升,然后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
4)台车前进/后退转换开关逆时针转动(可选择低、中、高三速,分别对应45度、90度、135度位置),台车前进指示灯亮,台车前进至新切割位置,转换开关转回中间位置,准备进入新的切割工艺。
5.4手动横向切割
1)台车夹紧/松开转换开关指向左45度(最小夹紧力)位置,电磁铁17YA得电,18YA、19YA失电,台车夹紧指示灯亮30S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降\上升转换开关指向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
3)回转制动液压缸开起\制动转换开关指向左45度(锁定液压缸开起)位置,电磁铁5YA失电,6YA得电,锁定液压缸开起指示灯亮5S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
4)按下回转电动机起动按钮(正传或反转),回转电动机带动主锯旋转,回转电动机运转指示灯亮,将主锯转至与水泥板纵向平行位置,按下回转电动机停止按钮,主锯停止转动。
5)回转制动液压缸开起\制动转换开关指向右45度(锁定液压缸锁定)位置,电磁铁5YA得电,6YA失电,锁定液压缸锁定指示灯亮5S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
6)开槽升降液压缸下降\上升转换开关转至开槽机构上升位置,开槽升降液压缸上升指示灯亮,开槽机构上升,5S后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
7)操作小车左移\右移转换开关,小车左移或右移,相应的指示灯亮,主锯向左行驶或向右行驶至纵向起始切割位置。
8)按下主切割电动机起动按钮(正传或反转),主切割电动机运转指示灯亮,检查锯口方向是否满足要求,检查冷却水是否打开。
9)切割头下降\上升转换开关指向左45度(切割头下降)位置,电磁铁10YA失电,11YA得电,升降液压缸下降指示灯亮,切割头下降,至切割位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,转换开关转回中间位置。
10)台车前进\后退转换开关顺时针(或逆时针)转至45度(台车低速位置),台车后退(或前进)指示灯亮,台车后退(或前进)开始纵向切割,至纵向切割终点位置,转换开关转回中间零位,台车停止移动。
11)切割头下降\上升转换开关向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,完成一次手动纵向切割工艺。
5.5手动斜向切割
1)台车加紧/松开转换开关指向左45°(最小夹紧力)位置,电磁铁17YA得电,11YA失电、19YA失电,台车夹紧指示灯30s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降/上升转换指向右45°(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,6YA得电,锁定液压缸开起指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
3)回转制动液压缸开起/制动转换开关指向45°(锁定液压缸开起)位置,电磁铁5YA失电,6YA得电,锁定液压缸开起指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
4)按下回转电动机起动按钮(正转或反转),回转电动机带动主锯旋转,回转电动机正转(或反转)指示灯亮,将主锯转至斜切水泥板的某一角,按下回转电动机停止按钮,主锯停止转动。
5)回转制动液压缸开起/制动转换开关指向右45°(锁定液压缸锁定)位置,电磁铁5YA得电,6YA失电,锁定液压缸锁定指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
6)小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45°(小车制动开起)位置,电磁铁3YA失电,4YA得电,小车制动开起指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
7)横移小车左移/右移转换开关指左45°(横移小车左移)位置,电磁铁7YA、9YA得电,8YA失电,小车左移指示灯亮,主锯左行驶至左端起始初切割位置。
8)小车制动液压缸开起/制动转换开关指向右45°(小车制动)位置,电磁铁3YA得电,4YA失电,小车制动指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
9)开槽升降液压缸下降/上升转换开关转至开槽机构上升位置,开槽升降液压缸上升指示灯亮,开槽机构上升,5s后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
10)台车夹紧/松开转换指向左90°(最大夹紧力)位置,电磁铁17YA、19YA得电,18YA失电,台车夹紧指示灯亮30s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
11)按下住切割电动机起动按钮(正转和反转),住切割电动机运转指示灯亮,检查锯口方向是否满足要求,检查冷却水是否打开。
12)切割头下降/上升转换开关指向左45°(切割头下降)位置,电磁铁10YA失电,11YA得电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头下降,至初始位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,转换开关转回中间位置。
13)切割头下降/上升转换开关向右45°(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,转换开关转回中间位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
14)小车制动液压缸开起/制动开关指向左45°(小车制动开起)位置,电磁铁3YA失电,4YA得电,小车制动开起指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
15)台车夹紧/松开转换开关指向左45°(最小夹紧力)位置,电磁铁17YA得电。
18YA、19YA失电,台车夹紧指示灯亮30s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
16)操作下车左移/右移转换开关,小车左移或右移,相应的指示灯亮,主锯向左行驶或向右行驶,同时操作台车前进/后退转换开关,台车前进或后退,相应的指示灯亮,主锯前进或者后退,调整主锯位置,使其在上次切口的延长线且与上次切口衔接。
17)重复8)~16)的切割动作,直至完成全部的斜切任务。
5.6手动开槽切割
1)台车夹紧/松开转换开关指向左45度(最小夹紧力)位置,电磁铁17YA得电,18YA、19YA失电,台车夹紧指示灯亮30S后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降\上升转换开关指向右45度(切割头上升)位置,电磁铁10YA得电,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
3)开槽升降液压缸下降\上升转换开关转至开槽机构上升位置,开槽升降液压缸上升指示灯亮,开槽机构上升,5S后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
4)按下开槽切割电动机起动按钮,开槽切割电动机指示灯亮,检查冷却水是否打开。
5)开槽升降液压缸下降\上升转换开关转至开槽机构下降位置,开槽升降液压缸下降指示灯亮,开槽机构下降,5S后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
6)台车前进\后退转换开关指向右(台车低速后退)位置,台车后退指示灯亮,台车后退开始开槽纵向切割,至开槽纵向切割终点位置,转换开关转回至中间零位置,台车停止移动。
7)开槽升降液压缸下降\上升转换开关转至开槽机构上升位置,开槽升降液压缸上升指示灯亮,开槽机构上升,5S后指示灯熄灭,开槽升降液压缸锁定,保持该转换开关在此位置。
8)按下开槽切割电动机停止按钮,开槽切割电动机停止运转。
5.7自动横向切割
1)台车夹紧/松开转换开关指向左90°(最大夹紧力)位置,电磁铁17YA、19YA得电,18YA失电,台车夹紧指示灯亮30s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
2)切割头下降/上升转换开关指向右45°(切割头上升)位置,电磁铁10YA得按,11YA失电,升降液压缸上升指示灯亮,切割头上升,至最高位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定,转换开关转回中间零位。
3)回转制动液压阀开起/制动转换开关指向45°(锁定液压缸开起)位置,电磁铁5YA失电,6YA得电,锁定液压缸开起指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
4)按下回转电动机起动按钮(正转或反转),回转电动机带动主锯旋转,回转电动机正转(或发转)指示灯亮,将主锯转至与水泥板纵向垂直位置,按下回转电动机停止按钮,主锯停止转动。
5)回转制动液压缸开起/制动转换开关指向右45°(锁定液压缸锁定)位置,电磁铁5YA得电,6YA失电,锁定液压缸锁定指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
6)小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45°(小车制动开起)位置,电磁铁3YA失电,6YA得电,小车制动开起指示灯亮5s后熄灭,保持该转换开关在此位置。
7)自动横向切割机转换开关指向右(自动横向切割)位置,自动横切指示灯亮,系统以步进方式进入自动横切工艺:
第一步:
电磁铁7YA、9YA得电,8YA失电,小车左移指示灯亮,主锯向左行驶至左端起始切割位置。
第二步:
检查冷却水是否打开,检查锯口方向是否满足要求,按下主切割机电动机正转起动按钮,住切割机电动机运转指示灯亮。
第三步:
电磁铁10YA失电,11YA得电,升降液压缸下降指示灯亮,切割机下降,至切割位置,10YA、11YA失电,升降液压缸锁定。
第四步:
电磁铁7YA、9YA失电,8YA得电,小车右移指示灯亮,主锯向右行驶,开始横向切割,至右极限开关位置。
第五步:
电磁铁10YA得电,11YA