基于plc的u形折板机控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的u形折板机控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

，管道中不得有反向压差，电磁阀安装前应彻底清洗管道，通入的介质应无杂质 ；电磁 阀前装过滤器并需通电数次，使之适温后方可正式投入使用。 当电磁阀发生故障或清洗时，为保证系 统继续运行，应安装旁路装置。 三位五通电磁阀如图 13 所示 （ 1,2,E1,E2,IN 为气压通道， I,II 为电磁开关） 图 13 三位五通电磁阀 在折板过程中，模 板下移并压紧模板后， 两个折板必须都上折到位才能开始保压。 折板机运行过程中可以停机，完成一个加工过程自动停机时，模板应在上方原位，左、右折板应第一章 U 形折板机工艺流程与控制要求 5 返回到水平原位。 停机再开机时，如果模板和左、右折板都在原位，则可以开始进行板料加工。 如果不在原位，要将它们复位到原位才可以开始加工。 手动复位时，用复位按钮来控制模板和两个折板的复位，但模板上移和折板的折回动作不能同时启动，以免两者发生摩擦而损坏模板和折板。 自动运行和手动操作过程中，若误按操作按钮时不应出现误动作。 第二章 电气控制系统设计 6 第二 章 电气动系统设计 基本气动 模块 的组成 电 气动 模块 的组成一般由压缩机，电动机，压力开关，单向阀，储气罐，压力表，自动排水器，安全阀，冷冻式空气干燥器，主管道过滤器等组成。 总体来说由压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统二个主要部分组成。 一、压缩空气产生系统各组件及其主要功能 （ 1）压缩机：将大气压力的空气压缩并以较高的压力输给气动系统，把机械能转变为气压能。 （ 2）电动机 ： 电能转变成机械能，给压缩机提供机械动力。 （ 3）压力开关：将储气罐内的压力转变为电信号，用来控制电动机。 它被调节到一个最高压力，达到这个压力就 使电动机停止；也被调节另一个最低压力，储气罐内压力跌到这个压力就重新激活电动机。 （ 4）单向阀：让压缩空气从压缩机进入气罐，当压缩机关闭时 ， 阻止压缩空气反方向流动。 （ 5）储气罐：贮存压缩空气。 它的尺寸大小由压缩机的容量来决定，储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间隔就愈长。 （ 6）压力表：显示储气罐内的压力。 （ 7）自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。 （ 8）安全阀：当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气溢出。 （ 9）冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，使大部分空气中的湿气凝结 ，以减少系统中的水分。 （ 10） 主管道过滤器：它清除主要管道内灰尘、水分和油。 主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。 二、压缩空气消耗系统 （ 1） 压缩空气的分支输出管路：压缩空气要从主管道顶部输出到分支管路，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。 （ 2） 自动排水器：每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的方法是用一个自动排水器，将留在管道里的水自动排掉。 （ 3） 空气处理组件：使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油到需要润 滑的零件中以第二章 电气控制系统设计 7 延长这些气动组件的寿命。 （ 4） 方向控制阀：通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运动的方向。 （ 5） 执行元件：把压缩空气的压力能转变为机械能，执行元件是一个直线气缸，它也可以是回转执行组件或气动马达等。 （ 6） 速度控制阀：能简便实现执行组件的无级调速。 电 气动 模块 工作原理 电气动模块主要采用三位五通电气阀来控制，电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压，气压。 电磁阀用于控制气压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。 电磁阀的工作原理为电磁 阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的气压管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或露出不同的排气孔，而进气孔是常开的，气压就会进入不同的排气管，然后通过气的压力来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。 这样通过控制电磁铁的电流就可以控制气缸的机械运动。 电气动模块工作过程 U 形折板机的气动驱动 模块 是折板驱动执行机构运动的动力装置，主要实现 U 形折板机模板上下移动和折板的 上折和返回 动作。 其电气动工作模块如图 21 所示。 图 21 电 气 动 模块 原理图 第二章 电气控制系统设计 8 工作过程为：压缩空气经气源后分三路，一路到模板控制气缸 8，另两路分别到左右折板控制气缸 9，电磁阀 2 的电磁线圈 CY20 通电时，压缩空气经电磁阀 2 和节流阀 5 进入模板气缸 8 上缸体，模板下降至压紧板材并碰到 ST1 行程开关 后停 止，电磁阀 2 的电磁线圈 CY21 通电时，压缩空气进入气缸 8 下缸体，则模板上升回到原位；电磁阀 3 的电磁线圈 CY10 和 CY31 通电时，左右折板气缸 9 推动折板，缓慢折板，至左右限位行程开关，折板停止， 板料折 成 U 型 ； 电磁阀 3 的电磁线圈 CY11 和 CY30 通电时，左右折板气缸 9 推动折板，折板回复至水平原位，折板机折板停止。 第三章 PLC 控制模块设计 9 第三章 PLC控制模块设计 PLC 简介 作为通用工业控制计算机， 30 年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。 今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。 可编程控制器，简称 PLC（ Programmable logic Controller） ， 是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。 在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： “ PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型 的机械或生产过程 ”。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 的特点 (1) 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 (2) 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。 可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、第三章 PLC 控制模块设计 10 CNC 等各种工业控制中。 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 (3) 易 学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 (4) 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。 这很适合多品种、小批 量的生产场合。 (5) 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 3. PLC 的应用领域 目前， PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。 所以，用 PLC 来控制 U 形板的 生产，有着广阔的空间，前景明朗。 PLC 选择可行性分析 根据设计要求，分析折板过程中要用到的端口数量，其要求 如 下：用于 接通或断开 PLC 电源的开关（不占输入端子）；工作方式选择开关（占 1 个输入端子）分单周期位和单步位；启动 /停止开关（占 1 个 输入端子）； 1 个复位按钮，若停机时模板和左 、 右折板不在原位，再开机时要进行复位； 1 个操作按钮，手动和自动操作时，均要按操作按钮。 折板机 控制的第三章 PLC 控制模块设计 11 操作盘如 31 所示 图 31 控制操作盘 除了以上介绍的输入元件外，左、右折板的上折限位各用一个限位开关，模板下移的控制需要一个 下 限位开关，安全设计中传感器触发输入需要一个开关，因此需要 8 个输入端子。 模板的上 移 和下移及折板的上折和折回所需的电磁 阀（均为双线圈） 都是输出执行元件，所以需要 6 个输出端子。 根据控制要求及端子数，此处选用交直流电继电器型 S7200 CPU222AC/DC/继电器 PLC，它共有 8 个输入端子， 6 个输出端子 , 满足控制所需端子数，工作电压为 至 VDC，在线程序编辑时 4096 bytes, 非在线程序编辑时 4096 bytes, 数据存储器 2048 bytes。 这个处理器带有 24V 直流电源，也可以根据实际情况外加电源，最好是 UPS 供电电源，因为模块输出电源的功率是有限的，并且输入输出点的延伸到现场操作柜。 这段线路又电压消耗，容易使产生信号失真，所以应时刻保证 CPU 有电，避免因停电引起生产事故。 PLC I/O 端口分配 及其 PLC 的选择 根据设计要求，操作盘戚的设置为：用于接通或断开 PLC电源的开荧 (不占输入端子 )；工作方式选择开关 (占 1个输入端予 )，分单溺期位稻攀步位；启动／停止开关 (占 1个输入端子 )；1个复位按镪，若停机时模板和左／擞折板不在。