基于压铸机的PLC_控制系统.doc
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1、基于压铸机的PLC 控制系统(一)根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点,本设计为基于压铸机的PLC 控制系统。在这个设计中,本设计采用西门子公司PLC S7-300系列可编程控制器为例。结合了书籍和资料,说明了PLC的工作原理、软件使用方法、PLC的硬件系统设计及PLC软件系统设计。实现了对压铸机的液压系统的控制。在该设计中,PLC作为主机,压铸机作为从机,构成基于压铸机的PLC的控制,完成对压铸机的整个工艺流程的控制,可反映压铸机在整个工作过程的工作状况。【关键词】可编程控制器;压铸机;液压传动AbstractAccording to the demand of industr
2、y the spot and programmable controller(PLC) oneself characteristics, this design for according to die-casting the PLC of machine control system.In this design, the serieses programmable controller of the company PLC S7-300 of this design adoption Siemens is an example.Combined book and data, explain
3、ed design and the PLC software system design of the hardware system of PLC work principle, software operation method, PLC.Carried out to press the control of system towards die-castinging machine of liquid.In that design, the PLC is a host, die-casting the machine is from the machine, constitute acc
4、ording to the control of PLC of die-casting the machine, and the completion can reflect to die-casting machine in the whole work condition of work process to the control which die-castings the whole craft process of machine.【Keywords 】programmable controller;Die-casting machine;The liquid presses to
5、 spread to move目 录摘要 1Abstract 2前 言 5第1章 概述61.1压铸机的定义、发展及特点61.11压铸机的定义61.1.2 压铸机的发展61.1.3压铸机的分类71.1.4压铸机的特点71.2 压铸机的组成81.3 压铸机的工作原理81.4 PLC 的定义、分类及特点81.4.1 PLC的定义81.4.2 PLC的分类81.4.2.1按硬件结构类型分类81.4.2.1按应用规模及功能分类91.5 PLC的功能及应用9第2章 PLC与其他控制的比较102.1继电器控制方案102.2 集散控制方案 102.3 PLC控制方案112.4 方案比较 112.4.1 采用继
6、电器控制系统 112.4.2 采用集散控制系统 122.4.3 采用plc控制系统 12第3章 控制对象的工艺流程说明133.1金属压铸机的工艺流程133.2 操作方式14第4章 PLC系统硬件设计 154.1 PLC的功能简介154.1.1主机系统154.1.2输入/输出扩展环节154.2 PLC容量估算164.2.1 I/O点数的估算164.2.2存储器容量的估算174.2.3 I/O模块的选择174.3分配输入/输出点184.4安全回路的设计19第5章 PLC系统软件设计215.1 PLC软件设计的内容215.2 PLC系统的软件设计步骤215.3 PLC应用系统设计实例25第6章 系统
7、的调试266.1硬件调试266.2软件调试266.3系统联调26第7章 设计结论27 参考文献30前言可编程控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点,在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛,已成为现代工业控制的三大支柱之一。可编程控制器是 20 世纪 70 年代诞生的通用自动控制装置,自第一台PLC问世以来,经过 30 多年的发展和完善,它已由原来仅仅代替继电器逻辑控制而变成一个集顺序逻辑控制、回路调节、图形监视、网络通信于一体的综合自
8、动化系统发展成为被广泛应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域,成为现代工业自动化的三大支柱( PLC、机器人、CAD/CAM )之一。PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉,这是一个目前任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源;其次,PLC系统硬件技术成熟,性能价格比较高,运行稳定可靠,开发过程也简单方便,运行维护成本很低。所有这些特点造就了PLC的旺盛生命力。可编程序控制器,发展至今,除传统的硬PLC外,还有融入控制组态软件之中的软PLC(Softplc)。它们正在扩展着PLC在工控、工业自动化领域中所占有的市场份额。由于习惯与技术积累 PLC的传统用户,不可
9、能一时放弃原有的投资,在技术改造过程中,在原有的投资基础上,增加性能更好的设备,以提高生产效率和扩大再生产。近年来,随着可编程控制器( PLC )应用技术的发展的,其在工业生产中的应用也越来越广泛;根据工业现场的需要和 PLC 自身的特点,可编程控制器的在工业生产中也被广泛采用,使工业控制变得更为方便、灵活,也使得生产效率大大提高生产效益获得更大的经济。然而,在工程生产的很多领域,我们都运用到了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。在工业上运用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
10、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。概述1.1压铸机的定义、发展及特点 1.11压铸机的定义压铸机是用锌、铝合金、铜等金属为原料,在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型,开模后得到固体金属铸件的一种工业机械。 1.1.2 压铸机的发展压铸机是压铸生产中重要的基础技术装备,与压铸工艺的互存、互动关系非常突出,压铸工艺的改进或采用新的技术,都要有与之相应的或新型的压铸机作为技术支撑。压铸技术起源于印刷工业的铅字铸造技术。19世纪初,世界印刷工业蓬勃发展,活字(单字母的铅字)的需求量日益增多,于是铸字
11、机应运而生,1849年,Sturgiss制造了第一台用压铸法把铅铸成活字的压铸机(如图1),图中可见带有将喷口封住、打开和切断等动作的机构,以及用压射活塞压送熔融金属进入活字模型,可以说这就是压铸机的原始结构,而且机器还具有速度快、效率高,既经济,又可重复生产等特点。这台压铸机标志着压铸的“黄金时代”的开始。 图1-1 压铸铅活字的压铸机示意图 图1-2 压铸机示意图1.操作杆 2.冲头 3.上压室 4.喷嘴切断阀 5. 喷口拉杆6. 金属熔埚 7. 喷嘴 8. 内通道 9. 施压压室1868年,英国人Charles Babbage 用一台手动压铸机生产了机械式计算机零件,开创了在压铸机上配用
12、带刃边浇口的模具进行压铸生产的压铸技术1877年,Dusenbury发明了一种既有原始的热室压铸机压射机构,又有模具可以水平移动的压铸机,如图1-2所示,开辟了模具水平开合的新途径。于是,典型的热室压铸机便从此诞生。20世纪50年代,我国自行设计制造出全液压的50型卧式冷室压铸机,锁模力有500 kN和1000 kN两种规格。及至20世纪80年代,有关单位继续完成了锁模力16000 kN以下的卧式冷室压铸机系列产品的开发;立式冷室压铸机也形成了锁模力2500 kN以下的系列产品;1986年试制出国内第一台J 1163 A型自动压铸机组;1990年开发出国内第一台柔性压铸单元,锁模力为4000
13、kN;其后的几年里,又将辅助装置和参数检测装置加以定型并形成产品。在压铸机的设计工作方面,20世纪80年代,设计的压铸机压射性能已接近当时的国外水平;合模机构全部采用液压驱动、曲肘机械扩力结构取代了全液压。1.1.3 压铸机的分类压铸机的分类方法很多,通常,主要按机器结构和压射室(以下简称压室)的位置及其工作条件加以分类,各种类型的压铸机的名称如图1-3所示。图1-3 压铸机的分类热室压铸机一般主电箱与主机分离,独立落地;头板、二板采用箱体或筋板式结构,刚度高而重量轻;油压式齿轮调模,传动平稳,确保四支哥林柱同步伸缩,准确保持头板、二板的平行度;机门采用挂入式安装,清理及维修时拆装方便。如图1
14、.4所示为CM-168H型热压铸机。 图 1.4 CM-168H 型热室压铸机 冷室压铸机是采用数控电脑及电子尺操作,锁模,调模,顶针的压力、速度均可数控调整,带动态显示,操作简单容易;头板,二板采用箱体式结构,强度高而重量轻。 尾板,C型架采用加强筋、框架设计,强壮有力。如图1.5所示为CCM-380型冷室压铸机。图1.5 CCM-380型冷室压铸机1.1.4 压铸机的特点1、液压元器件、密封件、电器元件全部采用进口件,可靠性更高,不漏油;2、机械部分的模板、曲臂、采用进口加工中心制造,并用三坐标仪检测,精度更高,无故障工作时间长。曲臂润滑采用集中润滑站加定量分配器的方式,保证每一点的润滑可
15、靠,使运动机件的工作更可靠;3、液压回路采用高低压双联泵、压力流量双比例阀,根据工作设定准确卸荷、降低能耗,油温低,夏天工作更可靠;4、采用更先进的增压控制油路,具有高的压射速度、增压反应时间、上升时间更短,工艺重复性更好,可调范围更宽;5、为了便于不同厚度压铸模的安装,动型模与静型模容模量调节,是采用液压马达驱动。较之电力驱动,液压驱动更加平稳、安全。6、压射部分连接采用C形架结构,确保压射同心度及稳定性。1.2 压铸机的组成三板:动型座板、定型座板、尾板哥林柱:曲轴机构:长铰、小铰、钩铰、并连接动型座板、尾板及合开模液压缸顶出机构:顶出液压缸、顶针、固定在动型座板调模机构:调模马达、齿轮组
16、件、固定在尾板上润滑系统:曲肘润滑泵、油排、油管、分流器1.3 压铸机的工作原理第一阶段慢速压射运动开始压射时,系统液压油通过油路集成板进入C2腔,再经A3通道进入C1腔,从而推动压射活塞2向左运动,实现慢速压射。 第二阶段快速压射运动,当压射冲头超过料筒浇料口后,储能器3控制阀打开,液压油经A1、A3口迅速进入C1腔,C1腔液压油油量快速增大,压射速度增快。 第三阶段增压运动金属液填充到型腔,当即将终止时,合金液开始凝固,这时冲头前进阻力增大,经电脑程序控制,使用蓄能器4控制阀打开,经A2快速进入C3腔,从而推动增压活塞5及活塞杆6向左快移。当活塞杆6和浮动活塞7内外锥面接合时,A3截断,使
17、C1形成封闭腔,增压活塞、活塞杆、浮动活塞的推动及C1、C2腔的压力共同使活塞2获得一个增压效果。1.4 PLC的定义、分类及特点 1.4.1 PLC的定义可编程序逻辑控制器即PLC(Programmable Logic Controller)。PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,是以微处理器为基础,结合计算机技术、自动控制技术和通信技术,用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。1.4.2 PLC的分类1.4.2.1 按硬件结构类型分类可编程序控制发展很快,为了便于在工业现场安装,便于扩展,方便接线,起结构与普通计算机有
18、很大的区别。通常从组成结构形式上将这些PLC分为两类:一类是一体化整体式PLC,另一类是结构化模块式PLC。1.4.2.2 按应用规模及功能分类为了适应不同工业生产过程的应用要求,可编程序控制器能够处理的输入/输出信号数是不一样的。一般将一路信号叫做一个点,将输入点和输出点的点数的总和称为机器的点。按照点数的多少,可将PLC分为超小(微)、小、中、大、超大等五种类型。1.4.3 PLC的特点PLC能如此迅速发展的发展原因,除了工业自动化的客观需要外,还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中的普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。它在编程中简单易学,PLC的功能强,性能价格比高,
19、它的硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强;可靠性高,抗干扰能力强;系统设计、安装、调试工作量少;工作人员维修工作量小,维护方便;体积小能耗低。1.5 PLC的功能及应用PLC的应用面越来越广,主要是:一、由于微处理机芯片及有关元件的价格大大下降,使得PLC的成本下降;二、PLC的功能增强,能解决复杂的计算机和通信问题。目前,PLC在国内外已广泛用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC主要应用在、开关逻辑和顺序控制、模拟控制、定时控制、数据处理信号联锁系统、通信联网等。最近一个时期内,PLC 产品的市场需求量一直保持平稳上升趋势。其一,P
20、LC 是集三电一体化的多功能综合自动化装置。所谓的三电指的是电控、电仪和电传,这三种控制装置常常在一个工厂、一个车间,甚至在一个工段或一台设备上并存,却自成系统,互不往来。而只需要一台 PLC 控制设备既有逻辑控制功能,又有过程控制和运动控制功能,大大提高了生产效率、实现优化控制,使得 PLC 在竞争中居于强有力的地位。其二,PLC 能够与其他工业控制产品很好地融合。PLC 与 PC(个人计算机)的融合,PLC 与 DCS 的重叠融合,PLC 与 CNC 的融合等,都说明 PLC 与工业控制系统的一致性很高。总之,PLC 在工业控制中应用极为广泛,可以说是无处不在。第二章PLC与其他控制的比较
21、2.1 继电器控制方案 几十年来,继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用,而且目前仍然在工业领域中被大量应用(如图2.1所示为工业生产控制流程)。继电器控制柜是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的,采用硬接线方式装配而成,只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能,一旦生产工艺过程发生改变,则控制柜必须重新设计、重新装配。 图2.1 继电器控制压铸机的示意图2.2集散控制方案 集散控制系统又称分散控制系统,它是专门为工业过程控制设计的过程控制装置。它的应用场合是连续量的控制,集散控制系统是按用户的程序指令工作的。在集散控制系统中,根据被检测对象的特性采用不同的采样速度,例如,对流量点
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