热成型机毕业论文(编辑修改稿)

热成型机毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

系统的控制任务及要求 本系统的主要控制对象有： 6 台伺服电动机 （ 送片电机、成型电机 2 台 、冲剪电机 2 台 、堆叠电机 ） ， 1 台三相异步电动机 （ 液压泵电机 ） ， 8 个电磁阀（加热箱驱动电磁阀、下闸电磁阀、拉伸 下限位 电磁阀、 拉伸上限位电磁阀、拉伸复位电磁阀、 夹脚电磁阀、真空电磁阀、润滑电磁阀等） ， 2 个气缸（加热箱动作气缸、下闸气缸）， 1 个液压缸 （ 拉伸液压缸 ）。 对各种驱动部件的控制要求如下： (1)各种电机。 保证转向和定位及速度控制准确，尤其是对送片、成型开合模等动作要求精准地控制电机转数，保持送片长度，开合模行程的恒定。 (2)电磁阀。 要求适时地控制下闸、拉伸等动作，做到动作快速到位。 (3)气缸。 确保各动作正确运行，按控制要求实现各种功能。 系统的 总体方案 整个控制系统 由 PLC、触摸屏及各功能模块构成。 其中， PLC 作为控制核心，输入系统的所有信号都要经过 PLC 进行处理，进而控制相应的执行机构动6 作，实现吸塑机的工作流程。 而触摸屏 则为系统的人机交互提供 友好的界面，系统所有的数据都可以存放在 PLC 的内部 RAM 中，由 PLC 的串行口与触摸屏相连，通过触摸屏对各个参数进行读取、修改和设定。 总的来说，本设计都是围绕上述几大子模块展开的，各模块的功能目标如下： (1)PLC 顺序控制系统。 要求实现真空吸塑机各种机构的运动、延时与协调 动作，保证吸塑机可靠稳定地工作。 (2)人机界面。 为控制系统和外界交换信息提供通道，主要包括触摸屏界面的开发和各种接口方案的实现。 各功能模块的详细设计见后续章节的详细论述。 威 纶 触 摸 屏 S 7 2 0 0 P L C C P U 2 2 6工作模式选择开关停止按钮拉伸停止接近开关拉伸上限接近开关拉伸下限接近开关光电开关送料报警送片报警成型上模报警成型下模报警油泵报警冲剪上模报警冲剪下模报警堆叠报警拨臂报警输送报警收料报警送片速度堆叠升降速度送片方向堆叠方向油泵电机报警指示灯加热箱电磁阀下闸电磁阀拉伸电磁阀1 1拉伸电磁阀1 2拉伸电磁阀2 1夹脚电磁阀真空电磁阀润滑电磁阀备用备用E M 2 5 3 1 E M 2 5 3 2 E M 2 5 3 3 E M 2 5 3 4成 型 上模 伺 服成 型 下模 伺 服冲 剪 上模 伺 服冲 剪 下模 伺 服图 21 ZXSJ 型全自动真空吸塑机控制系统框架图 由于目前用于工业 控制的 PLC 种类繁多，性能各异。 在本项目实践中如何进行 系统的选型，如何 设计 系统硬件 ， 选择机型时 应考虑哪些性能指标 ， 怎样选择 各种扩展模块 ， 如何进行供电设计等 都是要考虑到的问题。 硬件系统总体 结构 设计 控制系统的选型 一般来说，由 PLC 构成的控制系统可分为单机控制系统、分布式控制系统以及远程 I/O 控制系统四种类 型，在实际的设计中需要根据对控制对象的实际要求来确定系统的类型： [3] 7 (1)单机控制系统。 单机控制系统的被控对象往往是一台机器或一条生产流水线，其控制是用一台 PLC 实现被控对象控制的，这种系统对 PLC 的输入输出点数要求较少，对存储器的容量要求较小，对控制系统的构成简单明了。 此种系统在选用 PLC 时，任何类型的 PLC 都可以选用。 (2)集中控制系统。 集中被控系统的被控对象通常是由数台机器或数条流水线构成，这种系统是用一台 PLC 控制多台被控设备，每个被控对象与 PLC 的指定 I/O 相连接。 由于采用一台 PLC 控制，因此各被控对象之间的数据及状态不需要另设专门的通信线路。 (3)分布式控制系统。 分布式控制系 统的被控对象较多，他 们分布在一个较大区域内，相互之间的距离较远，而且各被控对象之间要求经常地交换数据和信息。 这种系统的控制由若干个相互之间具有通信联网功能的 PLC 构成，系统的上位机可以采用 PLC，也可以采用计算机。 (4)远程 I/O 控制系统。 远程 I/O 控制系统实际上是集中式控制系统的特殊情况。 远程 I/O 控制系统就是 I/O 模块不与 PLC 放在一起，而是远距离地放在被控设备附近。 在本控制系统中， 被控对象是一条真空吸塑机， 主要实现其各机构动作的顺序控制 ，对 PLC 的输入输出点要求相对较少，对存储器的容量要求不高，系 统的构成单一，因此可以选用单机控制系统方案，而在 PLC 的选用放在仍需要进一步根据实际需要来确定。 系统的运行方式 选择 PLC 控制系统的运行方式有三种类型，及手动、半自动和自动。 [3] (1)手动运行方式。 手动运行方式不是控制系统的主要运行方式，而是用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式，因此它是自动运行方式的辅助方式。 (2)半自动运行方式。 这种运行方式的特点是系统在启动和运行过程中的某些步骤需要人工干预才能进行下去。 半自动方式多用于检测手段不完善，需要人工干涉的场合。 (3)自动运行方式。 自动运行方式是控制系统的主要运行方式。 这种方式的主要特点是系统工作过程中系统按给定的程序自动完成被控对象的动作，不需要人工干预。 在全自动真空吸塑机的实际运行过程中，一般不需要人工干预，所有的工作过程均可以按系统 设定的 程序自动完成， 但在日常维护 、 加工新产品 或出现一些异常情况 时，需要进行设备调试、调整系统参数和工艺参数等需要通过手动控制8 来完成。 因此，本系统选用的运行方式包括自动运行方式和手动方式（辅助方式）。 另外，根据工程实践经验，每台机器设备都需要设计急停保护。 在自动真空吸塑机正常 情况下以自动循环的方式运行 ，工作结束后正常停机。 若在运行过程中需要调整某些控制参数或工艺参数可暂停程序的执行，待调整完毕可继续执行下去。 另外，在遇到设备某个部分出现紧急的异常情况时，可选择 触摸屏上的按钮紧急停机或者 通过硬件 直接切断电源 ，使所有设备停机，防止机器被损坏。 系统硬件设计依据 在实际的工程应用中， 系统硬件设计必须根据控制对象而定，需要考虑的因素包括控制对象的工艺要求、控制功能、设备状况及 I/O 点数，从而构成比较先进完善的控制系统。 [3] 真空吸塑机工艺要求 真空吸塑机的工艺要求是本控制系统设计的主要依据， 也 是 本 控制系统 设计的要实现的最终目的，因此在进行硬件系统的详细设计之前必须对真空吸塑机的工艺流程有深入的 研究。 下面是对 ZXSJ 型真空吸塑机工艺要求和控制流程的总结分析： ZXSJ 型全自动真空吸塑机 的工作过程包括送料、送片、加热、加热箱进退、下闸、成型、拉伸、 夹脚、 开合模、冲剪、堆叠、输送、收料等，此外， 还有一些机构和电机可实现整机系统的调整 （电气原理图见附录 一 ）。 从吸塑机的制造成本、工作效率、产品质量、控制的实际需要来看，只需要将大部分的核心功能纳入 PLC 控制即可，包括送片、加热箱进退驱动、下闸、成型、拉伸、 夹脚、开合模、冲剪、堆叠及电机保护。 其他的功能如送料、输送、收料等可以由继电器 — 接触器控制电路来控制。 由此构成整个全自动的真空吸塑机控制系统， 即可实现所要求的控制目标，又不影响生产效率、生产质量及系统的柔性，还可以尽量缩减系统的开发成本。 下面就 ZXSJ 型全自动真空吸塑机的每个动作的控制要求做详细的分析： (1) 开机预热。 在系统进入正常工作状态前需要先启动加热系统，把加热箱的温度提升到设定值并保持恒温，使塑料片材通过加热箱时可以在预定的时间内加热 变软。 (2) 送料。 送料部件的功能是将卷好挂在滚筒上的抽出来 以便送料链轨顺利的夹住片材往前送。 送料电机 可 通过上下两个接近开关 、 接触器来 实现自动 起动或停机。 (3) 送片。 送片 部件的功能则是将片材按照设定的速度、长度等参数 送给 加9 热箱、成型模具、冲剪部件 以完成各个加工工序。 送片电机为安川伺服电机，其速度和方向均需设定参数，并通过 PLC 来控制启停。 同时，送片是整个自动循环工作过程的第一个动作。 (4) 加热箱进退。 在吸塑机进入工作状态前，需要把加热箱移动至链轨上方加热片材，而加热箱的进退是由电磁阀控制气缸来驱动的。 (5) 下闸。 当送片动作到位后，下闸电磁阀动作，是下闸上升压紧片材，以便其他机构进行成型、冲剪等 动作。 下闸的动作需要配合计时器设定的时间差来跟其他动作进行协调，在系统进入下次循环前复位。 (6) 开合模。 开合模动作由上下模两台伺服电机驱动 ，同样需要控制伺服电机的运动速度、方向及 动作时间。 确保在开模后已经完成拉伸、成型、夹脚等动作。 (7) 拉伸。 合模之后进行的下一个工序是拉伸。 拉伸这个工序由一个简单的液压系统来完成，使加热变软的片材迅速形成一个较为规则的形状，便于真空成型。 液压系统包括一台三相异步电动机、三个接近开关 、接通延时继电器等。 (8) 成型。 片材的成型是通过模具内抽真空使软化的片材吸附在模具上形成期望的规则形状。 在 本系统中，通过电磁阀 启停真空泵。 (9) 夹脚。 夹脚这个动作视产品的加工需要而定， 同样是通过电磁阀来制动，作为一个 真空成型的 辅助动作，有利于产品形成规则的形状。 (10)冲剪。 开模以后片材被加工成期望的形状，通过冲剪这一工序把产品从片材上剪断， 进而进行堆叠打包。 同样，冲剪动作也是由两台伺服电机，需要在程序中设定电机的转速、转向、及动作时间。 (11)堆叠。 堆叠动作由伺服电机配合光电开关、计数器完成。 堆叠升降台把冲剪出来的产品按设定的个数堆叠起来，方便打包，在计数器达到设定计数值前，升降台按照程序设置的行程动作；达到 计数值时， 升降台按另外设定的形成动作，把堆叠好的产品推出。 (12)拨臂动作。 拨臂机构的功能是把堆叠好的产品送到输送链上。 拨臂电机单相异步电动机，其启停由接近开关来控制，当堆叠升降台推出产品时， 触发接近开关启动拨臂电机，而电机的反转和复位由另外的接近开关来控制。 (13)输送。 输送是通过链轨机构来完成，输送电机为单相异步电动机，由接近开关来控制其动作与否。 (14)收料。 收料动作的控制与送料部件相似，也是通过接近开关来判断是否需要启停电机，把废料收卷起来。 收料电机为三相异步电动机。 上述为 ZXSJ 型全自动真 空吸塑机的工作流程。 其中，在下闸压紧片材后，系统同时进行 成型、冲剪、堆叠等 动作，在这一系列动作完成之后下闸复位，进入下一个循环。 此外还有其他机构实现辅助功能，如在换不同材质的片材进行加10 工前，需要调整其片材宽度，片材夹紧气缸的行程等 ，可通过硬件来实现。 系统的控制流程图如 31 所示。 电 源 启 动热 炉加 热 箱 前 进 到 位手 动 / 自 动复 位送 片退 片下 闸合 模油 泵拉 伸 下拉 伸 上拉 伸 复 位成 型夹 脚开 模冲 剪堆 叠下 闸 下 降送 片到 位下 闸 上 升到 位冲 剪 上 模 下 降 冲 剪 下 模 上 升到 位到 位上 模 复 位 下 模 复 位堆 叠 升 降 台 上 升 计 数顶 出 制 品升 降 台 复 位下 模 上 升 上 模 下 降到 位延 时上 模 复 位拉 伸到 位成 型下 模 复 位 拉 伸 复 位延 时夹 脚计 数 到 设 定 值延 时图 31 系统控制流程图 设备状况 在控制系统中， 设备状况是具体的控制对象应满足整个工艺要求。 [3]掌握设备状况对控制系统的设计具有重要意义。 下面对 ZXSJ 型全自 动真空吸塑机的设备状况作简要分析： 在本控制系统中 ，送片、开合模、冲剪及堆叠等工 序均由 伺服驱动完 成； 加11 热箱驱动、下闸、由气缸驱动完成；拉伸由液压驱动完成；真空成型由电磁阀驱动真空泵完成；夹脚动作也是由气缸驱动完成。 上述气缸的动作均由相应的电磁阀来控制 ；拉伸行程由接近开关的安装位置决定； 而各伺服电机均按位控控制模式工作， 电机的保护 可 在伺服系统及控制程序中设定相应的参数和命令。 此外，整个控制系统的保护在硬件及软件上均 设计了 相应的保护功能。 控制功能 控制系统所应实现的控制功能是由真空吸塑机的工艺要求和 设备状况提出来的。 本 设计主要依据控制功能来进行系统的类型、规模、机型、模块、软件等详细设计。 根据上一节可知 ZXSJ 型 全自动 真空吸塑机的 系统类型和运行方式。 在系统的实际运行中我们所要实现的功能目标主要有两个方面： (1)手动操作。 作为自动运行的辅助方式，手动操作包含了系统循环过程的。