組 鑄造機控制系統(tǒng)設計

1、電氣工程學院課程設計說明書電氣控制與PLC設計題目鑄造機控制系統(tǒng)設計班級：學號：姓名：指導教師：教師職稱：電氣工程學院課程設計任務書課程名稱：電氣控制與PLC基層教學單位：指導教師:學號學生姓名（專業(yè)）班級設計題目鑄造機控制系統(tǒng)設計（70起評）設計技術參數(shù)設計內(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）設計要求采用PLC進行設計。畫出系統(tǒng)圖，采用梯形圖編程，并給出相應的組態(tài)控制工程（附主畫面）。結合公共實踐部分，完成設計說明書。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周應完成內(nèi)容分析設計要求、查資

2、料、確定方案，設計梯形圖、設計上位組態(tài)撰寫課程設計說明書，答辯指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學生各一份，報送院教務科一份。2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。電氣工程學院教務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)進行控制設計，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)應用技術的發(fā)展，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應用也越來廣泛；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。本小組進行了分工合作，分工情況如下：邢永躍，朱恩多和王延強負責主程序的編寫，材料整理和說明書的編寫；盧小召和張?zhí)炝霖撠煂W習并使用組態(tài)王完成操作過程的復現(xiàn)；我負責硬件的制作和調(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第二章總體設計5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1主程序設計5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2手動程序設計5 HYPERLIN

5、K l bookmark16 o Current Document 2.3順控設計6第三章程序設計9第四章硬件設計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鑄造機模型設計19心得體會21參考文獻22第一章系統(tǒng)設計1.1控制系統(tǒng)的設計控制系統(tǒng)的設計步驟為：根據(jù)被控對象的控制要求，確定整個系統(tǒng)的輸入、輸出設備的數(shù)量，從而確定PLC的I

6、/O點數(shù)，包括開關量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構成的單片機控制系統(tǒng)2由PLC構成的集中控制系統(tǒng)3由PLC構成的分布式控制系統(tǒng)1.3鑄造機工藝流程圖1.3.1鑄造機構造圖（1）合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關，接通PLC電源及直流24V供電電源。（2）將手動順控轉換開關置于手動位置，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換開關置于手動位置，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的控制按鈕即可：運行中可反復點動運行停止按鈕，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，再將手動順控轉換開關置于順控位置，按下步進按鈕，系統(tǒng)將從合模缸進1開始按序動作，每一動作完成則自動停止，再次按下步進按鈕，系統(tǒng)進入下一工序，以后重復上述過程，直到回到原始位置為止；運行中可反復點動運行停止按鈕，來停止運行和返回原始運行狀態(tài)。第二章總體設計2.1主程序設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)短路保護程序；（2）油泵電機設有過載保護和回油濾油器堵指示信號

9、，并設有相應的聲音報警，按下報警解除按鈕即可解除報警聲；（3）系統(tǒng)設有完善的互鎖保護程序。2.2手動程序設計測），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（限位開關缸進位鑄模前傾目時人試倒狀態(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

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缸翻轉時的安全，合模缸進入保壓階段。鑄液凝固（保壓一段時間）旋轉缸退（鑄模后傾）1合模缸退到2位按照工藝流程按動旋轉缸后傾按鈕，油泵電機向旋轉缸注入液壓油，旋轉缸開始后傾。旋轉缸退（鑄模后傾）鑄液凝固（保壓一段時間）亍當旋轉缸后傾到后傾限位開關時，旋轉缸停止工作，同時卸荷閥打開，液壓油流回油泵：脫模缸進（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、動旋轉缸前傾按鈕，油泵電機向旋轉缸注入液壓油，旋轉缸前傾。當旋轉缸前傾到前傾限位開關時，旋轉缸停止工作，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)中設計了脫模工藝。合模缸退到位后，按下脫模按鈕，脫模缸前進，脫模到位后自動復原。這時一個循環(huán)完畢。2.3順控設計在手動過程中，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)中得合模缸前進后退、旋轉缸前傾后傾、脫模缸前進后退統(tǒng)一為一個步進開關。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，都由一個步進開關控通電制。這樣操作人員就可以減輕一些負擔。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。當操作人員第一次按動步進開關時，合模缸進，此時油泵電機向合模缸注入液壓動運行啟停開關進。當前進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到壓力上

13、限，但是根據(jù)工為試模并不放人模尾部進到壓力上限的同換開關置于順控位置艮位開部.將藝要開關次于手動位上限;先將模具放好在第二次按動步進開關合模缸進，油泵電機向合順控運行第壓步，與手動擋相同當?shù)诙魏夏Ｍ瓿梢院?，為了保證工藝和在旋轉缸翻轉時的安全合模缸進入保壓階倒入已放入模具的機件中.段合模缸要按動旋轉缸后傾按鈕，旋轉缸自動后傾，油泵電機向旋轉缸注入液壓油。當旋轉倒入已放入模具的機件中.旋轉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開關旋轉缸前傾，油泵電機向旋轉缸注入液壓油合模缸第二次進入模具旋轉缸前傾。當旋轉缸前傾到限位開關時，旋轉

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開關合模缸退，液定型旋轉缸前傾合模缸。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)設計了脫模工藝。合模缸退到位后，操作人員第五次按動步進按鈕，脫模缸前進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)設計了脫模工藝。合模缸退到位后，操作人員第五次按動步進按鈕，脫模缸前進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、章程序設計應用GX-Developer繪制的梯形圖如下：第四章硬件設計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按鈕（手動）X0脫模缸進Y0運行暫停/開始按鈕X1脫模缸退Y1合模缸進按鈕（手動）X2合模缸進Y2合模缸退按鈕（手動）X3合模缸退Y3旋轉缸退按鈕（手動）X4旋轉缸退Y4旋轉缸進按鈕（手動）X5旋轉缸進Y5手動OFF/順控ON（轉換開關）X6卸荷閥Y6步進按鈕X7濾油器堵指示燈Y11合模缸退到2位行程開關X10運行指示燈Y12合模缸退到1位行程開關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旋轉缸進到OFF行程開關X20旋轉缸退到OFF行程開關X21脫模缸進到位行程開關X23脫模缸退到位行程開關X24啟動/停止按鈕X26保壓按鈕X274.3鑄造機模型設計根據(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，對于我們的課設進行補充。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，正如老師所說的那樣，我們在一起學到了很多東西。首先，是知識層面的鞏固和提高。雖然經(jīng)過了一個學期的學

17、習，我們對于PLC有了初步的了解，但真正自己動手去設計一個實用的系統(tǒng)，這還是第一次。當然，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節(jié)，如何將這些轉化成梯形圖，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。當然，也正是在這個解決問題的過程中，我們對于PLC的應用有了更深刻的理解。在討論的過程中，我們也充分認識了交流的智慧，很多問題都是在交流中得到了很好的解決。其次，是學習能力的鍛煉。短短一周的時間，我們需要學習和應用組態(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的兩名同學不僅完成了這一任務，而且完成的非常優(yōu)秀，這對于我

18、們團隊也是很大的鼓勵。第三，是規(guī)定任務以外的創(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，組態(tài)王沒有學到，程序編程也沒有完善，不過設計硬件結構時，我還是學到了一些東西，在實現(xiàn)電機正反轉時,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，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設計控制系統(tǒng)的編程思路和綜合分析問題的能力，團隊合作能力，自主學習的能力等等。在實習的過程中，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，順利的完成課設打下了堅實的基礎。謝謝老師!