基于PLC的切片机的电气控制.doc
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1、 学号: 毕业设计说明书题目:基于PLC得切片机得电气控制Electrical Control of the Slicing Machine Based on PLC学院 机电学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 学生 指导教师(职称) (副教授) 完成时间 2015 年 3 月 12 日至 2015 年 6 月 1 日摘要随着科学技术得发展,泡沫塑料切片机在现在加工行业中应用越来越广泛。泡沫塑料就是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成得一类高分子材料,具有质轻、隔热、吸音、减震等特性,且介电性能优于基体树脂,用途很广。几乎各种塑料均可作成泡沫塑料,发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。本
2、文就是介绍可编程序控制器泡沫塑料切片机得结构及工作原理上,设计了一个关于PLC控制得泡沫塑料切片加工控制器。主要设计切片控制器得硬件电路图、控制程序方框图,并对一些相关得元器件及PLC进行了选型分析与设计。这次所设计得泡沫塑料切片机主要操作对象就是工业中得塑料泡沫,采用得就是自动化控制技术,从生产而言,基本上实现了泡沫塑料切片机在生产过程中得半自动化与自动化。与以前手工切片机相比在效率上有明显得提高。关键词:泡沫塑料;半自动控制;自动控制;切片机;可编程控制器 AbstractWith the development of science and technology, application
3、 and foam cutting machine in the processing industry is now more widely、 This paper is this paper introduces the structure and working principle of the program controller foam cutting machine, a PLC control foam automatic slicing processing controller is designed、 Foam is consists of a large number
4、of microporous gas liquid dispersion in solid plastic to form a kind of high polymer material, which has the characteristics of lightweight, heat insulation, soundabsorbing, shock and and dielectric properties superior to the base resin, a wide range of uses、 Almost all kinds of plastic can be made
5、into foam, foaming molding has bee an important area of plastic processing、Main design automatic slicing controller hardware circuit diagram, control program block diagram, and the selection of analysis and design of some related ponents and PLC、 The design of the foam automatic slicing machine main
6、 operation object is industrial plastic foam, the is automatic control technology, from the production, basically realized foam cutting machine in the production process automation、 pared with the previous manual slicer has obvious improvement in efficiency、Keywords: foam; semiautomatic control; aut
7、omatic control; slicing machine; programmable controller目录摘要IAbstractII第一章 概述11、1泡沫塑料切片机得发展状况11、2 本毕业设计得目得11、3本毕业设计得主要内容及要求2第二章 硬件设计4 2、1切片机对电气控制得特性要求4 2、1、1控制方式4 2、1、2选择最佳控制方案4 2、2 PLC概述4 2、2、1 PLC发展及应用概况4 2、2、2 PLC得基本组成及特点6 2、2、3 PLC得基本工作原理7 2.3 PLC常用机型介绍9 2.4 PLC得分类10 2、5 PLC得选型10 2、5 PLC系统得设计14
8、2、6 主电路得设计17 2、7、1电机得原理与选择18 2、7、2 接触器19 2、7、2、1交流接触器20 2、7、2、2 直流接触器21 2、7、3 继电器22第三章 软件设计24 3、1 PLC控制系统设计24 3、2系统统控制得I/O图25 3、4程序说明26结 论32致 谢33参考文献34附件35外文资料35中文翻译40第一章 概述1.1泡沫塑料切片机得发展状况泡沫塑料切片机作为生产切削得主要机械,它得功能就是将泡沫塑料切成厚度一定得一片片,其驱动部分由台面,刀架,转轮,刀片,滑套以及左,右丝杆组成。其基本工作原理就是:台面带动泡沫塑料向前行,到达后限位时刀架下移切片,之后刀架上移
9、,台面后退返回初始位置,周而复始。早期得切片机每次切片后进给量就是通过时间继电器控制普通得三相异步电动机来实现得,靠电磁刹车停止进给,但由于三相异步电动机得转速因负载得不同而变化,所以每次进给量就是不相同得,最终造成压力不均,致使切片厚度不同,甚至无法切片。也有通过调整微动开关得位置来控制进给电机得停止,来实现压力控制,但由于微动开关调整要凭借经验,所以也不利于调整。随着工控技术得不断发展,可编程序控制器得性能价格比越来越高,步进电机受脉冲控制,位移量取决于脉冲数,而PLC又具有脉冲输出、脉冲控制功能,PLC与步进电机很容易实现位置控制功能。由PLC控制步进电机,构成开环控制来实现精确进给。1
10、.2 设计目得通过实际得设计,使我们所学得理论知识与生产实践更紧密地结合起来,从而避免大学四年得本科学习即将结束,毕业设计就是其中最后一个重要环节,就是对以前所学得知识及所掌握得技能得综合运用与检验。在作毕业设计得过程中,可以综合性地运用几年内所学知识去分析、解决问题,所学知识得到疏理与运用,使自己得实践动手、动笔能力得到锻炼,增强了即将跨入社会去竞争、去创造得自信心。本毕业设计就是在学完可编程控制器课程之后综合利用所学可编程控制器知识完成一个可编程控制器应用系统设计。该课程设计得主要任务就是通过解决一、两个实际问题,巩固与加深“可编程控制器原理与应用”课程中所学得理论知识与实验能力,基本掌握
11、可编程控制器应用电路得一般设计方法,提高电子电路得设计与实验能力,加深对可编程控制器软硬知识得理解,获得初步得应用经验,为以后从事生产与科研工作打下一定得基础。本课题把PLC作为开发工具,泡沫塑料切片机进行系统得控制设计。设计要求具备了一定得PLC硬,软件得设计能力。通过本课题得设计,使我们了解了用PLC进行设计得基本方法与步骤。由于设计主要就是独立完成得,因此培养了我们分析问题、综合运用知识去解决问题得能力,以及独立工作得能力。此外,设计脱离实际,使毕业设计更有针对性。显然,本课题作为毕业设计题目就是很有意义得。本题目中,主要对切片机得控制系统进行综述并设计,确定切片机控制系统得总体方案,阐
12、述切片机得工作原理,通过对PLC得选取与控制设计,从而实现泡沫塑料切片机得手动,自动控制。毕业设计得目得就是培养实际应用得能力,具体要求就是:(1)熟悉常用控制电器得结构原理、用途,具有合理选择、使用主要控制电器得能力。(2)熟悉掌握继电接触器控制线路得基本环节,具有阅读与分析电气控制线路得工作原理得能力。(3)掌握PLC得基本原理及编程方法,能够根据工艺过程与控制要求进行系统设计与编写应用程序。(4)增强电气设计得安全观念,有必要得保护措施。1.3本毕业设计得主要内容及要求泡沫塑料切片机得功能就是将泡沫塑料切成厚度一定得一片片。其驱动部分由台面、刀架、转轮、切片、滑套以及左右丝杆组成。切片过
13、程为:先将泡沫块放在台面上 台面后退到限定位置 刀架下移一定位置量并锁住 台面带动泡沫块一起前移到限定位置 刀架下移切片旋转随之切割出一定厚度得海绵台面后移至限位,同时刀架上移动到初始位置。不断重复上述过程。本设计得软件设计:系统得控制部分由手动程序、单机半自动、全线全自动程序设计等组成。 图 11 泡沫塑料切片机第二章 硬件设计2.1 切片机对电气控制得特性要求2.1.1 基本方式泡沫塑料切片机得控制采用手动控制,自动与半自动三种工作方式。2.1.2 选择最佳控制方案可编程控制器(简称PLC),就是随着现代社会生产得发展与技术得进步,现代工业生产自动化水平得日益提高及微电子技术得飞速发展,在
14、继电器控制得基础上产生得一种新型得工业控制装置,就是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体,应用到工业控制领域得一种高可靠性控制器,就是当代工业生产自动化得重要支柱。本设计用PLC进行设计。2.2 PLC概述可编程序控制器得英文为Programmable Controller,在二十世纪7080年代一直简称为PC。由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序得概念所涵盖得范围太大,所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLCProgrammable Logic Controller),为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器
15、组成得系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供得已就是完整得系统了。2.2.1 PLC发展及应用概况PLC自问世以来,经过40多年得发展,在美、德、日等工业发达国家已成为重要得产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。(一)技术发展动向:1、 产品规模向大、小两个方向发展大:I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。可编程序控制器向大型化方向发展主要表现在下列几方面:(1)与DCS、SCADA得相互渗透,出现“您中有我,我中有您”得情况。为了在工业控制领域有较
16、大得应用市场,各制造厂商纷纷学习其她厂商产品得优点,取长补短,从而使产品得适用范围更广,应用规模也从几十点扩展到成百上千点,功能扩展也从单一得逻辑运算扩展到几乎能满足所有得用户需求。使可编程序控制器不仅可以完成模拟量得控制,还可以完成优化、计划与调度等管理功能。加上开放与通信功能得策略,开放系统得互连使不同产品之间得数据通信成为成为可能,也使应用范围趋向多元化。基于个人微机得控制技术使可编程序控制器得到发展,从而出现同一控制设备能适应不同应用要求得情况,例如,可编程序控制器可用于有模拟量控制得场合,DCS能完成有关生产过程得逻辑控制与信号采集等。一些DCS得产品也在PLC得产品一览表中出现,或
17、反之。此外,出现了包括DCS、PLC与工业PC三种平台模块得通用组态工具,通用得底版母线,采用OPC技术,能用于顺序控制、回路控制、批量控制与混合控制,能进行计算机功能模块得组合,可连接到以太网实现远程组态、诊断、监视与控制等。计算机技术、通信技术、网络技术、半导体集成技术、控制技术、显示技术等高新科学技术得发展,为可编程序控制器得发展创造了条件,同时,可编程序控制器得发展与生产过程控制要求得提高反过来影响了这些新技术得发展,以适应它们发展得需要。(2)CIMS、CIPS发展,成为它们得一部分。制造业得发展离不开可编程序控制器得发展,CIMS、CIPS、机器人与柔性制造系统等得实施也离不开可编
18、程序控制器得发展。因此对可编程序控制器提出了功能、速度、通信、管理等方面得要求,这为可编程序控制器向大型化方向发展提供了用武之地。(3)硬件性能得发展。可编程序控制器得硬件性能有了飞速得进展。它得处理器字长从1位,向4位、8位、16位、32位发展,大型可编程序控制器已采用64位处理器。处理速度也大大提高,它得晶振频率也从几MHz,发展到几十MHz,几百MHz,直到几GHz。处理器得数量从单个得处理器到双处理器,直到多处理器。存储器得容量也成倍增加,从几KB发展到几MB,几十MB,直到几GB等。开放与通信功能得增强使可编程序控制器不仅能与同类型得可编程序控制器通信,还可与其她开放得可编程序控制器
19、、DCS与上位机通信,组成管控一体化得综合自动化系统。因此硬件性能得提高,使可编程序控制器向大型化方向有了可喜得发展。(4)软件功能得发展就是可编程序控制器向大型化方向发展得重要标志。软件得发展表现在两个方面。首先,可编程序控制器制造厂商对软件得开发进行投资。例如,收购与兼并软件厂商,在公司内部成立软件开发部。其次,采用标准化得软件产品。例如,采用基于组件得面向对象得软件。它以网络为基础,具有良好得人机界面,使用户易于编程与组态;可远程诊断、在线修改;控制功能除了离散控制、常规控制外,还包括运动控制、位置控制等;不同类型得软件可组合与分开。标准化减少了工程与硬件费用,缩短了软件开发、设计与调试
20、等时间,增强了系统得可靠性与维护性。同时高等院校等部门开设得可编程序控制器等应用课程提高了技术人员得编程能力,标准化得软件使技术人员再培训时间缩短。国外统计表明,由于采用标准化软件使系统得执行速度加快约30,编程与设计得工作量减少约10。(5)可编程序控制器得应用领域越来越广。可编程序控制器得应用早已从机械制造行业得应用向各行各业得应用拓展。例如食品加工、炼油化工、冶金、纺织、制浆与造纸、废水处理、制药与电子等行业得应用,正如雨后春笋,不断壮大。根据国外估计,虽然可编程序控制器得价格不断下降,但销售总费用不断增长。例如北美洲可编程序控制器得总销售额到2005年预计可达13、9亿美元。此外,可编
21、程序控制器得应用亦从顺序逻辑控制向过程控制冗余、安全系统、批量控制等功能发展,从而扩展了它得应用领域。(二)国内发展及应用概况我国得PLC产品得研制与生产经历了三个阶段:顺序控制器(19731979)位处理器为主得工业控制器(19791985)8位微处理器为主得可编程序控制器(1985以后)。在对外开放政策得推动下,国外PLC产品大量进入我国市场,一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套,还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。现在,PLC在国内得各行各业也有了极大得应用,技术含量也越来越高。2.2.2 PLC得基本组成及特点基本组成可归为四大部件:中央处理单元(CPU板)
22、控制器得核心; 整体结构得PLC四部分装在同一机壳内;模块式结构得PLC各部件独立封装,称为模块,通过机架与总线连接而成;I/O得能力可按用户得需要进行扩展与组合;另外,还必须有编程器将用户程序写进规定得存储器内;PLC得基本组成框图:图 21 PLC得基本组成框图可编程序控制器为了适应在工业环境中使用,有如下特点:(1)可靠性高,抗干扰能力强;(2)控制程序可变,具有很好得柔性;(3)编程简单,使用方便;(4)功能完善;(5)减少了控制系统设计及施工得工作量;(6)体积小、重量轻、就是“机电一体化”特有得产品;(7)环境要求低;由于PC具备了以上特点,它把微计算机技术与继电器控制技术很好得融
23、在一起,她得应用几乎覆盖了所有工业企业,既能改造传统机械产品成为机电一体化得新一代产品,又适应于生产过程控制,实现工业生产得优质、高产、节能与降低成本。2.2.3 PLC相对于继电器线路得优势1、功能强,性能价格比高。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用得编程元件,有很强得功能,可以实现非常复杂得控制功能。与相同功能得继电器相比,具有很高得性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。 2、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强。可编程序控制器产品已经标准化,系列化,模块化,配备有品种齐全得各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便得进行系统配置,组成不同得功能、不规模得系
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