組 鑄造機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書電氣控制與PLC設(shè)計題目鑄造機控制系統(tǒng)設(shè)計班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱：電氣工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：電氣控制與PLC基層教學(xué)單位：指導(dǎo)教師:學(xué)號學(xué)生姓名（專業(yè)）班級設(shè)計題目鑄造機控制系統(tǒng)設(shè)計（70起評）設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計內(nèi)容見附頁（33）使用組態(tài)王實現(xiàn)上位控制公共實踐（四層電梯）公共實踐（郵件分揀）（選作）查閱資料（變頻器）設(shè)計要求采用PLC進(jìn)行設(shè)計。畫出系統(tǒng)圖，采用梯形圖編程，并給出相應(yīng)的組態(tài)控制工程（附主畫面）。結(jié)合公共實踐部分，完成設(shè)計說明書。參考資料“電氣控制”類圖書及論文資料“可編程控制器”類圖書及論文資料周次20周應(yīng)完成內(nèi)容分析設(shè)計要求、查資

2、料、確定方案，設(shè)計梯形圖、設(shè)計上位組態(tài)撰寫課程設(shè)計說明書，答辯指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計報告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科摘要本課題介紹的是鑄造機的PLC電控系統(tǒng)，電氣采用日本三菱FX2N型課編程序控制器(PLC)進(jìn)行控制設(shè)計，其目的是提高系統(tǒng)運行的可靠性和自動化程度，減輕操作工人的勞動強度和電氣維修工人的工作量及維護(hù)時間，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。近年來，隨著可編程控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來廣泛；根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的需要和PLC自身的特點，可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)中也被廣

3、泛采用，使工業(yè)控制變得更為靈活、方便，也使得生產(chǎn)效率大大提高。在工程生產(chǎn)領(lǐng)域，我們也運用到了PLC，例如，在壓鑄機上我們運用它幫助我們完成了多個人的工作，實現(xiàn)了壓鑄機的智能化控制，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動效率。在工業(yè)上應(yīng)用PLC是我們以后發(fā)展的必然方向，它將成為代替原始機械控制的有效控制裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中采用可編程控制器PLC，可利用其硬件和軟件上采取的一系列抗干擾措施，使它可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠地工作。本小組進(jìn)行了分工合作，分工情況如下：邢永躍，朱恩多和王延強負(fù)責(zé)主程序的編寫，材料整理和說明書的編寫；盧小召和張?zhí)炝霖?fù)責(zé)學(xué)習(xí)并使用組態(tài)王完成操作過程的復(fù)現(xiàn)；我負(fù)責(zé)硬件的制作和調(diào)試

4、。目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.1控制系統(tǒng)的設(shè)計1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.2PLC控制系統(tǒng)類型1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.3鑄造機工藝流程3第二章總體設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1主程序設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2手動程序設(shè)計5 HYPERLIN

5、K l bookmark16 o Current Document 2.3順控設(shè)計6第三章程序設(shè)計9第四章硬件設(shè)計17 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4.1電路板連接17 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 4.2輸入輸出編址18 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4.3鑄造機模型設(shè)計19心得體會21參考文獻(xiàn)22第一章系統(tǒng)設(shè)計1.1控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟為：根據(jù)被控對象的控制要求，確定整個系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定PLC的I

6、/O點數(shù)，包括開關(guān)量I/O、模擬量I/O以及特殊功能模塊等。充分估計被控對象的控制要求，所選的PLC的I/O點數(shù)應(yīng)留有一定的余量。另外，在性能價格比變化不大的情況下，盡可能選擇同類型中功能強的新一代PLCo例如：對三菱公司的小型PLC來說，一般應(yīng)選用FX系列PLC,而不再選用F系列PLCo確定選用的PLC機型。本次設(shè)計根據(jù)老師提供的器件，選擇了型號為FX2N-48MR-001的PLCo建立I/O分配表，繪制PLC控制系統(tǒng)的流程圖。根據(jù)控制要求，繪制用戶程序的流程圖。編制用戶程序，并借助編程器將用戶常年供需裝入PLC的用戶程序儲存器。在實驗室模擬調(diào)試用戶程序。完成第7步的工作后，連接硬件調(diào)試用戶

7、程序。整個系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)束后，編寫說明文件。1.2PLC控制系統(tǒng)類型一般來說，PLC控制系統(tǒng)可分為下列三種類型：1由PLC構(gòu)成的單片機控制系統(tǒng)2由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)3由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)1.3鑄造機工藝流程圖1.3.1鑄造機構(gòu)造圖（1）合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關(guān)，接通PLC電源及直流24V供電電源。（2）將手動順控轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動位置，按下油泵啟停按鈕，電機在卸荷狀態(tài)下啟動（再次按下油泵啟停按鈕，油泵電機停止運行），其控制由計算機自動完成，此時才可以進(jìn)行鑄造機運行操作。1.3.2系統(tǒng)運行操作該系統(tǒng)操作為手動和順控兩種方式。手動方式將手動順控轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動位置，啟動油泵電機，

8、電動運行停止按鈕，運行指示燈點亮，此時，可根據(jù)鑄造機運行要求操作相應(yīng)的控制按鈕即可：運行中可反復(fù)點動運行停止按鈕，來停止運行和返回原運行狀態(tài)。順控方式進(jìn)行順控操作之前，必須用手動方式將鑄造機的合模缸退回到尾部位置，再將手動順控轉(zhuǎn)換開關(guān)置于順控位置，按下步進(jìn)按鈕，系統(tǒng)將從合模缸進(jìn)1開始按序動作，每一動作完成則自動停止，再次按下步進(jìn)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入下一工序，以后重復(fù)上述過程，直到回到原始位置為止；運行中可反復(fù)點動運行停止按鈕，來停止運行和返回原始運行狀態(tài)。第二章總體設(shè)計2.1主程序設(shè)計主程序部分主要包含以下三部分：（1）油泵電機啟動及系統(tǒng)短路保護(hù)程序；（2）油泵電機設(shè)有過載保護(hù)和回油濾油器堵指示信號

9、，并設(shè)有相應(yīng)的聲音報警，按下報警解除按鈕即可解除報警聲；（3）系統(tǒng)設(shè)有完善的互鎖保護(hù)程序。2.2手動程序設(shè)計測），合模缸停止運行，同時卸荷閥打開，液壓油流入油泵電機。這是合模缸第一次進(jìn)到壓2)模:裝力上限按動合模缸退按鈕，油泵電機向合模缸注入液壓油，合模缸開始后退，合模缸不能退到測），合模缸停止運行，同時卸荷閥打開，液壓油流入油泵電機。這是合模缸第一次進(jìn)到壓2)模:裝力上限按動合模缸退按鈕，油泵電機向合模缸注入液壓油，合模缸開始后退，合模缸不能退到鑄造機尾部，而是下合模尾贈靠限的位置（限位開關(guān)缸進(jìn)位鑄模前傾目時人試倒?fàn)顟B(tài)后,鑄造機可以較短距離完成第二次合模，這樣可以節(jié)省時間，提高工作效率。旋轉(zhuǎn)

10、缸退（鑄模后傾）鑄液凝固（保壓一段時間）第二次合模完成以后，為了保證工藝和在旋轉(zhuǎn)缸翻轉(zhuǎn)時的安全，合模缸進(jìn)入保壓階段。鑄液凝固（保壓一段時間）旋轉(zhuǎn)缸退（鑄模后傾）1合模缸退到2位按照工藝流程按動旋轉(zhuǎn)缸后傾按鈕，油泵電機向旋轉(zhuǎn)缸注入液壓油，旋轉(zhuǎn)缸開始后傾。旋轉(zhuǎn)缸退（鑄模后傾）鑄液凝固（保壓一段時間）亍當(dāng)旋轉(zhuǎn)缸后傾到后傾限位開關(guān)時，旋轉(zhuǎn)缸停止工作，同時卸荷閥打開，液壓油流回油泵：脫模缸進(jìn)（脫模）脫模缸到位脫模缸退電機。這時,，另一名操作人員將融化的鑄液倒入已經(jīng)放入模具的機件中，由溫度檢測元件檢測機件中的鑄液是否冷卻。如果已冷卻，自動提示進(jìn)入下一步的操作。脫模缸退到位人工取鑄件工件冷卻以后，操作人員按

11、動旋轉(zhuǎn)缸前傾按鈕，油泵電機向旋轉(zhuǎn)缸注入液壓油，旋轉(zhuǎn)缸前傾。當(dāng)旋轉(zhuǎn)缸前傾到前傾限位開關(guān)時，旋轉(zhuǎn)缸停止工作，同時卸荷閥打開，液壓油流回油泵電機。解除保壓，液壓油流回油泵電機。此時操作人員按照工藝流程按動合模缸退按鈕，液壓油重新流入合模缸，合模缸開始二次后退。為了取模方便，合模缸第二次退要退到機器的尾部也就是限位開關(guān)2的位置，到位后合模缸停止工作，液壓油流回油泵電機。由于金屬冷卻后人工取模比較困難，因此在這個系統(tǒng)中設(shè)計了脫模工藝。合模缸退到位后，按下脫模按鈕，脫模缸前進(jìn)，脫模到位后自動復(fù)原。這時一個循環(huán)完畢。2.3順控設(shè)計在手動過程中，操作人員在頻繁的按動按鈕，這樣既不利于提高工作效率，又容易因為操

12、作時間的延長而產(chǎn)生一些錯誤，不利于安全生產(chǎn)。因此，可以將手動系統(tǒng)中得合模缸前進(jìn)后退、旋轉(zhuǎn)缸前傾后傾、脫模缸前進(jìn)后退統(tǒng)一為一個步進(jìn)開關(guān)。這樣就是把手動改為順控,也就是改為半自動控制。其操作主要包含五個步驟，都由一個步進(jìn)開關(guān)控通電制。這樣操作人員就可以減輕一些負(fù)擔(dān)。其簡要的過程如上圖所示:F時，合模缸必須在鑄造機尾部，因為一個循環(huán)工序的開始必須定一個位2置。當(dāng)操作人員第一次按動步進(jìn)開關(guān)時，合模缸進(jìn)，此時油泵電機向合模缸注入液壓動運行啟停開關(guān)進(jìn)。當(dāng)前進(jìn)到合模缸壓力上限時（由液壓站壓力檢測儀表測得）合模缸停部.將藝要開關(guān)次于手動位上限;止運行同時卸荷閥打開液壓油流回油泵電機。這是合模缸第一次進(jìn)到壓力上

13、限，但是根據(jù)工為試模并不放人模尾部進(jìn)到壓力上限的同換開關(guān)置于順控位置艮位開部.將藝要開關(guān)次于手動位上限;先將模具放好在第二次按動步進(jìn)開關(guān)合模缸進(jìn)，油泵電機向合順控運行第壓步，與手動擋相同當(dāng)?shù)诙魏夏Ｍ瓿梢院螅瑸榱吮ＷC工藝和在旋轉(zhuǎn)缸翻轉(zhuǎn)時的安全合模缸進(jìn)入保壓階倒入已放入模具的機件中.段合模缸要按動旋轉(zhuǎn)缸后傾按鈕，旋轉(zhuǎn)缸自動后傾，油泵電機向旋轉(zhuǎn)缸注入液壓油。當(dāng)旋轉(zhuǎn)倒入已放入模具的機件中.旋轉(zhuǎn)缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流回油泵電機，這時由另一名+順控運行第二步鑄液冷卻以后操作人員第三次按動步進(jìn)開關(guān)旋轉(zhuǎn)缸前傾，油泵電機向旋轉(zhuǎn)缸注入液壓油合模缸第二次進(jìn)入模具旋轉(zhuǎn)缸前傾。當(dāng)旋轉(zhuǎn)缸前傾到限位開關(guān)時，旋轉(zhuǎn)

14、缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流回油泵:缸后傾倒入鑄液接觸保壓，液壓油流回油泵電機，此時操作人員按照工藝流程第四次步進(jìn)開關(guān)合模缸退，液定型旋轉(zhuǎn)缸前傾合模缸。合模開始第二次后退。為了取模方便，順控運行第三步!并退到苴的1f苴的1f十I即關(guān)2的位置，到位后合模缸停止工作，液壓油流回油泵電機。由于鑄液冷合模缸第二次退較困難，因此這個系統(tǒng)設(shè)計了脫模工藝。合模缸退到位后，操作人員第五次按動步進(jìn)按鈕，脫模缸前進(jìn)順控運行第四步這順控運行第五步循環(huán)完畢。出模冷合模缸第二次退較困難，因此這個系統(tǒng)設(shè)計了脫模工藝。合模缸退到位后，操作人員第五次按動步進(jìn)按鈕，脫模缸前進(jìn)順控運行第四步這順控運行第五步循環(huán)完畢。出模第三

15、章程序設(shè)計應(yīng)用GX-Developer繪制的梯形圖如下：第四章硬件設(shè)計4.1電路板連接：圖4.1.1電路板正面原件分布圖圖4.1.2電路板背面連線圖4.2輸入輸出編址輸入輸出的地址設(shè)計如下表：表4.2.1輸入輸出地址表輸入編址輸出編址脫模缸進(jìn)按鈕（手動）X0脫模缸進(jìn)Y0運行暫停/開始按鈕X1脫模缸退Y1合模缸進(jìn)按鈕（手動）X2合模缸進(jìn)Y2合模缸退按鈕（手動）X3合模缸退Y3旋轉(zhuǎn)缸退按鈕（手動）X4旋轉(zhuǎn)缸退Y4旋轉(zhuǎn)缸進(jìn)按鈕（手動）X5旋轉(zhuǎn)缸進(jìn)Y5手動OFF/順控ON（轉(zhuǎn)換開關(guān)）X6卸荷閥Y6步進(jìn)按鈕X7濾油器堵指示燈Y11合模缸退到2位行程開關(guān)X10運行指示燈Y12合模缸退到1位行程開關(guān)X11油

16、泵電機過載（指示燈）Y13油泵啟/停按鈕X12報警電笛Y14油泵電機過載（熱繼電器）X13保壓燈Y27合模壓力上限（壓力傳感器）X14濾油器堵（壓力傳感器）X15報警解除按鈕X17旋轉(zhuǎn)缸進(jìn)到OFF行程開關(guān)X20旋轉(zhuǎn)缸退到OFF行程開關(guān)X21脫模缸進(jìn)到位行程開關(guān)X23脫模缸退到位行程開關(guān)X24啟動/停止按鈕X26保壓按鈕X274.3鑄造機模型設(shè)計根據(jù)我們掌握的要求，以及手頭的資源，我們制作了如下的鑄造機模型，對于我們的課設(shè)進(jìn)行補充。鑄造機模型如下:圖4.3.2加工工具心得體會經(jīng)過緊張忙碌的一周課設(shè)，正如老師所說的那樣，我們在一起學(xué)到了很多東西。首先，是知識層面的鞏固和提高。雖然經(jīng)過了一個學(xué)期的學(xué)

17、習(xí)，我們對于PLC有了初步的了解，但真正自己動手去設(shè)計一個實用的系統(tǒng)，這還是第一次。當(dāng)然，在這個過程中，我們面臨著很多的問題，像如何搞清楚鑄造機的整個流程和所有的細(xì)節(jié)，如何將這些轉(zhuǎn)化成梯形圖，如何實現(xiàn)手動順控的切換等等。一系列的問題，需要我們一步步解決。當(dāng)然，也正是在這個解決問題的過程中，我們對于PLC的應(yīng)用有了更深刻的理解。在討論的過程中，我們也充分認(rèn)識了交流的智慧，很多問題都是在交流中得到了很好的解決。其次，是學(xué)習(xí)能力的鍛煉。短短一周的時間，我們需要學(xué)習(xí)和應(yīng)用組態(tài)王來完成鑄造機運行的模擬演示。這確實是一個挑戰(zhàn)。但我們組分配到這一任務(wù)的兩名同學(xué)不僅完成了這一任務(wù)，而且完成的非常優(yōu)秀，這對于我

18、們團(tuán)隊也是很大的鼓勵。第三，是規(guī)定任務(wù)以外的創(chuàng)新。的確，8個小組完成一個課題，想要出彩，就需要一些與眾不同的。因此，從寫程序，到組態(tài)王展示，甚至說明書和PPT，我們都盡力加了本組獨特的東西。而我因為有這些材料，所以從周一分工時，我就主動要求去做出實物模型，后來遇到很多困難，我都在想我做這個東西的意義到底在哪？經(jīng)過這周課設(shè)，組態(tài)王沒有學(xué)到，程序編程也沒有完善，不過設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)時，我還是學(xué)到了一些東西，在實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)時,我失敗了好幾次，后來發(fā)現(xiàn)，pic的輸出端是零，而非輸入端是高電平。第四，是綜合能力的鍛煉。就像PPT中提到的，完成課設(shè)，除了需要一定的知識儲備，還需要一些綜合的能力作為支撐，如PLC設(shè)計控制系統(tǒng)的編程思路和綜合分析問題的能力，團(tuán)隊合作能力，自主學(xué)習(xí)的能力等等。在實習(xí)的過程中，我們組很好的做到了彼此信任，能者多勞，各盡所能，組員之間彼此協(xié)作，這也為我們及時，順利的完成課設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。謝謝老師!