基于PLC的清洗机控制研究_陈永超.docx
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1、 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者及指导教师完全了解 辽 宁工程 技术大学 有关保留、 使用学位论文的规定,同意 辽 宁工程 技术大学 保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,学校可以将学 位论文的全郜或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 分类号 TKO 学校代码 10147 UDC 密级 公开 硕 士 学 位 论 文 基于 PLC 的清洗机控制研究 T.fec.Rcsearch pjf Cleanm 作者姓名 . 陈永超 . 指导教师 . .李文华 教授 . 申
2、请学位 . . 学科专业 . 流体机械及工程 . 研究方向 动力机械监控技术 辽宁工程技术大学 / 本论文是在李文华教授的悉心指导下完成的,没有李老师的指导、鼓励及大力 支持,论文是不可能得以顺利完成的。师从三载,收获颇丰,感触亦深。老师优秀 的做人品质,严谨的治学态度,开拓创新的精神,高屋建瓴把握全局的能力,忘我 的工作精神给学生树立起潜移默化的典范作用,这也是导师传授给学生最宝贵的财 富。在此,谨向我的导师致以深深的敬意。 在论文完成过程中 .,参考的文献资料对我的论文完成具有指导意义,对作者们 表示感谢。 感谢在学习期间对我有所帮助的老师和同学们。 随着我国机械制造业的高速发展,机械加工
3、件的清洗自动化程度成了急需解决 的问题。本论文旨在开发一套适合鼠内情况要求的具有较高自动化水平、安全可靠、 性价比高的清洗机。本文的主要工作包括以下几方面 . 首先,介绍清洗机的组成和结构,分析清洗机的工作过程,从而制定各工作过 程的控制要求。 其次, 根据清洗工艺流程,完成了清洗装置的机械结构部分设计,在精喷淋的 清洗工位,设计了旋转机构,保证了清洗的充分性。 再次,研究了基于 PLC 的控制系统,实现了装置的手动及自动控制。分析清洗 机电气控制系统总体方案,进行了电气控制系统的硬件设计和软件设计,针对工业 ,环境的特点,对 PLC 控制系统采取了抗干扰措施。 本文采用 PLC 完成了生产工
4、艺过程的控制,采用触摸屏实现监控,达到了让清 洗机按照生产工艺要求清洗工件的目的,提高了清洗质量和生产效率,降低了能耗。 实际运行表明,所设计的系统具有自动化程度高、可靠性高和人 机交互友好等特点。 关键词:清洗机;控制系统;喷淋系统;触摸屏 ; PLC Abstract With the rapid development of mechanical production, the automation of washing-system for work piece becomes increasingly serious and needs to be resolved. This pa
5、per aims to develop a set of requirements for the domestic situation of automatic, safe, reliable, cost-efficient washing machine with high level. The main research works of this paper are as follows: Firstly, the components and configuration of the cleaning machine are introduced and the work proce
6、sses is analyzed to develop the work process control requirements. Secondly, according to the cleaning technical process, the mechanical structural design of the cleaning equipment is finished. At the fine spout, the rotator device is designed to guarantee abundant cleaning. Thirdly, the control sys
7、tem based on PLC is designed, and the manual and automatic control of the device is realized. The general project of electrical control system of the machine is designed; the hardware and software of the electrical control system are designed. To the characteristic of the industrial environment, the
8、 anti-interference measures are adopted to PLC control system. In this paper, PLC is Used to complete production process and touch screen is used to monitor and control. Then the purpose that the cleaning machine washes work piece with a curved face according to the requirements of production techno
9、logy is achieved with improved washing quality and production efficiency and reduced energy consumption. The actual running shows that the machine system has a high degree of automation, high reliability, and friendly human-computer interaction characteristics and so on. Key Words: Cleaning machine;
10、 Control system; Hydraulic-washing system ; Touch screen; PLC (Programmable Logic Controller) 目 录 摘要 . i Abstract . II 1 绪论 . . . . . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 国内外清洗机的研究现状 . 1 1.2.1 国外清洗机现状 . 1 1.2.2 国内清洗机现状 . 2 1.3 论文的研究意义与主要内容 . 3 2 清洗机总体研究方案 . 5 2.1 设计理论 . . . 5 2.1.1 机电系统设计 . 5 2.1.2 般设计方法 . . 6 2.2 总体
11、设计方案 . . 6 2.2.1 设备的结构形式 . 7 2.2.2 设备的性能特点 . 8 2.2.3 电气控制系统设计说明 . . . 9 3 清洗机机械系统研究 . . 10 3.1 总体方案 . 10 3.1.1 研究基础 . 10 3.1.2 系统要求 . . 11 3.1.3 研究内容 . . 11 3.2 清洗工艺流程设计 . 12 3.2.1 清洗机工作原理及流程 . .12 3.2.2 清洗工艺流程设计 . . . . 13 3.3 喷淋系统研究 . . . . . . 13 3.3.1 喷淋系统设计理论 . 13 3.3.2 喷淋系统设计 . 14 3.4 喷淋工位设计 .
12、 14 3.4.1 第一工位喷嘴设计 . 14 3.4.2 第二工位喷嘴设计 . 15 3.4.3 喷琳管路设计 . 16 3.4.4 喷嘴选择与空间布置 . 17 3.5 管道离心泵的选择 . 18 3.5.1 离心泵的性能参数 . 18 3.5.2 离心泵的机内损失 . 19 3.5.3 离心泵的选择 . 20 3 电气控制系统方案研究 . 24 3.1 电气控制总体方案 . 24 4.1.1 控制需求分析 . . 24 4.1.2 现场总体控制思想 . . 25 3.2 电气控制系统部分硬件设计原则 . 26 4.2.1 电气控制元件选型原则 . .26 4.2.2 电动机选型原则 .
13、26 4.2.3 电动机的计算及选型 . 26 3.3 主电路和控制回路 . 28 3.3.1 电源主电路 . . . 29 3.3.2 清水泵 .电机控制回路 . 29 3.3.3 过滤泵 .电机控制回路 . . 29 3.3.4 轨道传送电机控制回路 . 30 3.3.5 烘于风机主电路 . 30 3.3.6 加热器主电路 . 31 3.3.7 PLC 电源电路 . . . 31 3.4 PLC与触摸屏连接 . 32 3.5 PLC与变频器连接 . .34 4 PLC控制系统研究 . . . . 36 4.1 现场控制需求 . 36 4.2 PLC控制系统研究 . 36 4.2.1 PLC
14、 简介 . 36 4.2.2 本设计的 PLC 选型 . 39 4.3 1/0(输入 /输出 )分析 . 43 4.4 PLC程序设计 . 43 4.4.1 编程语 -目 . 43 5.4.2 流程图分析 . 44 5.4.3 西门子 PLC软件说明 . 46 5.4.4 程序设计结构安棑 . . . 47 4.5 模拟量 PID调节功能 . 49 4.5.1 PID 算法 . . .49 4.5.2 PID 调节指令 . . 52 4.6 PLC抗干扰措施 . 53 5 .操作界面研究 . . 54 5.1 触摸屏技术 . . 54 6:1.1 触摸屏的原理 . . . 54 6.1.2 采
15、用触摸屏技术的原因 . 54 6.2 触摸屏应用 . 55 6.2.1 触摸屏介绍 . 55 6.2.2 选择画面 . 57 6.2.3 为画面元素分配端口 . . . . . . 58 6.2.4 . . 59 6.2.5 事件消息 . . . . 60 6.2.6 操作面板和 PLC 连接方式和组态 . 60: 6.2.7 监控界面生成与组态 . . . 64 结论 . . . . . 68 参考文献 . . . . . 69 作者简历 . . . . . 71 学位论文数据集 . . 73 1 绪论 1.1 研究背景 随着中国机械制造行业的不断发展,清洗机的应用范围己经覆盖社会的各个方
16、面 .航天、航空方面主要是清洗精密零部件,电子线路板、飞机轮毂、刹车系统、 空调热交换器、轴承、各种金属件 |。 现如今,产品零部件的清洁程度己成为决定产品质量的一个重要因素,其生产、 加工过程中已经离不开清洗机。因此,我国要成为世界制造业大国、强国,需大力 振兴“中国制造”品牌的清洗机,这样才能振兴我国的机械设备制造业。目前国内 清洗机与国外清洗机相比还存在很大的差距,主要表现为结构简单、清洁度不高、 清洗机配套技术有 待提高等 2。 此前,国产的传统高压水清洗设备都采用就地操作、人工手动控制,对设备的 监测完全依靠经验,没有精确的安全数值。 1.2 国内外清洗机的研究现状 1.2.1 国外
17、清洗机现状 目前,许多大型生产企业的生产线都引进国外玻璃清洗机,国外先进的清洗机 具有控制可靠、设备使用时间长等优点。分析国外的清洗机发现,它们主要采用可 编程控制器 PLC 控制。 PLC是专门应用于工业控制的微型计算机,它能根据生产需 要,灵活地改变控制程序,使控制系统具有较大的灵活性、通用性和可靠性。清洗 机要控制的参数有数字量和模拟量,而目前有一些国外某著名厂家生产的小型 PLC 备有模拟量模块,可实现现场模拟量数据的采集和运算工作,所以国外企业生产的 清洗机电气控制系统也大多采用 PLC 控制,国外清洗机应用较多的 PLC品牌有: 西门子公司 S7 系列、欧姆龙公司 OMRONCPM
18、 系统,三菱公司 FX系统 3】 。 国外新型清洗机大多采用先进的控制理念,可实现自动化操作控制系统性能稳 定,清洗速度可以自由调节,并实现清洗过程的可视化、自动化、高效安全性。 国外清洗机主要有以下几种 4: 超声波清洗机; 大件清洗机:美国最近推出了大型零件清洗机。 安全清洗设施和设备的装置: R本最近推出的安全清洗设施和设备的装置,由 蒸汽清洗机和高压冲洗器组成。 高压清洗机: Simpson清洗系统公司自 1959 年起就开始生产高压冷水清洗机。 该公司产品品种齐全,并可根据用户的需要采用皮带转动和直接转动两种方式。 全自动清洗干燥机: R本研制开发的这种全自动清洗干燥机,通过真空高速
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