基于plc的曲轴感应加热装置控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的曲轴感应加热装置控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要 200 个存储器字。 确定机型时 ，还要结合市场情况，考察 PLC 生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的 PLC 机型。 前面提到综合考虑多方面因素，我们选择台达 PLC 来进行本次设计。 PLC 选型 我们本次设计是面向中小企业，基于对价格，经济多方面的考虑，我们最终选择实用台达 (DVPEH2)PLC,其原因如下：有两轴输出；两轴独立运行，不需要插补；价格低廉。 又本模块主要用于带伺服电机 [17 ]，用作脉冲输出， 32 足够，所以我们选用 DVPEH2 型 PLC， DVP06XAH2 模拟输入 /输出混合 模块包含可接受外部 4 点模拟信号输入（电压或电流皆可），将其转换成 12 位的数字信号。 及模拟信号输出部分接受来自 PLC 主机的2 组 12 位数字数据 [7]，再将数字数据转换为 2 点模拟信号输出（电压或电流皆可）模块内具有 49 个 CR 寄存器，每个寄存器有 16 bits。 通过 DVPEH2系列主机程式以指令 FROM/TO 来读写模块内的数据。 又根据点数和实现要求，台达 PLC 分经济型 (DVPES 系列）， DVPSS超小型， DVPEH，三大系列。 一般应用选 DVPES 或者 SS 就行了。 如果模拟量多，或者热电阻、电偶，要选 DVPSS 系列，如果功能强，选择 DVPEH系列。 EH 作浮点运算， PID 运算 [8 ]，时钟功能，高速计数和脉冲输出，定位控制很不错的。 PLC 资源分配 洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 PLC 的 I/O 分配表 曲轴淬火机床是专门用于曲轴淬火的大型高技术设备 [10]，其运动控制动作复杂，精度要求高。 机床运动轴 3 个，其中第 1 轴为机械臂移动轴，第 2 轴为工件旋转轴，第 3 轴为感应器的前后运动轴 控制要求：按下 SB1,机械臂上升，碰到 SQ5 时上升停止，同时 M2接通，行车前进，前进到 SQ1 处时，前进停止，同时 M3 接通，机械臂下降，下降 到 SQ6 时，下降停止 ,旋轴旋转， T0 开始计时，加热淬火 200s,T0定时到， M5 接通，机械臂上升，上升到 SQ5 处时，上升停止，旋轴旋转，T1 开始计时，工件停留 100s, 喷液机喷液， T1 时间到， M7 接通，行车倒退，工件冷却。 其 PLC 资源分配情况如下表 31 和 32 所示： 1． M 定义： 起到一个中间继电器 [11]的作用，通电接通后使相应的电动机线圈带电。 表 31 M 点定义 对应 M 点 定义 备注 M0 启动 M1 机械臂第一次上升 M2 滑行台 前进 M3 机械臂下降 M4 加热淬火并旋转 M5 机械臂第二次上升 M6 喷液并旋转 M7 行车倒退 2． I/O 分配表 ： 输入信号为各控制按钮和行程开关，输出信号为驱动电机转动的线圈和相应的指示灯。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 表 32 I/O 分配表 输入信号 输出信号 控制 按钮 名称 按钮 控制 按钮 名称 按钮 SB1 启动 X000 KM1 机械臂上升电机正转 Y001 SB2 停止 X001 KM2 机械臂下降电机反转 Y002 SB3 机械臂上升 X002 KM3 滑行台前进电机正转 Y003 SB4 机械臂下降 X003 KM4 滑 行台倒退电机反转 Y004 SB5 滑行台前进 X004 KM5 旋转旋转电机 Y005 SB6 滑行台倒退 X005 原位指示灯 Y000 SA 选择开关（点动） X006 上升指示灯 Y011 SA 选择开关（自动） X007 下降指示灯 Y012 SQ1 前进限位 X011 前进指示灯 Y013 SQ2 倒退限位 X012 后退指示灯 Y014 SQ3 前进限位 X013 旋转指示灯 Y015 SQ4 倒退限位 X014 加热指示灯 Y016 SQ5 机械臂上升限位 X015 喷液指示灯 Y018 SQ6 机械臂下降限位 X016 PLC 的 I/O 分配图 控制要求：按下 SB1,机械臂上升，碰到 SQ5 时上升停止，同时 M2 接通，滑行台前进，前进到 SQ1 处时，前进停止，同时 M3 接通，机械臂下降，下降到 SQ6 时，下降停止 ,旋轴旋转， T0 开始计时，加热淬火 200s,T0定时到， M5 接通，机械臂上升，上升到 SQ5 处时，上升停止，旋轴旋转，T1 开始计时，工件停留 100s, 喷液机喷液， T1 时间到， M7 接通，工作台倒退，工件冷却。 PLC 的外部接线图如图 33 所示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 X 0 Y 0X 1 Y 1X 2 Y 2X 3 Y 3X 4 Y 4X 5 Y 5X 6 Y 6X 7 Y 7 C O MX 8 D V P 3 2 E HX 9X 1 0 Y 1 0X 1 1 Y 1 1X 1 2 Y 1 2X 1 3 Y 1 3X 1 4 Y 1 4X 1 5 Y 1 5X 1 6 Y 1 6 X 1 7 Y 1 7C O M C O MS B 1S B 2S B 3S B 4S B 5S B 6S A 1S A 2S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 5S Q 6 启 动停 止机 械 臂 上升机 械 臂 下 降滑 行 台 前进滑 行 台 倒退手 动自 动前 进 限 位倒 退 限位下 降 限 位上 升 限 位机 械 臂 上 升 电 机 正 转 接触 器机 械 臂 下 降 电 机 反 转 接 触器滑 行 台 前 进 电 机 正 转 接 触器滑 行 台 倒 退 电 机 反 转 接 触器旋 转 电 机 线 圈加 热 淬 火 电 机 线 圈喷 液 电 机 线 圈2 2 0 V原 位 指 示 灯上 升 指 示 灯下 降 指 示 灯前 进 指 示 灯后 退 指 示 灯旋 转 指 示 灯加 热 指 示 灯喷 液 指 示 灯 图 33 PLC 的 I/O 分配图 测控点分析 我们本次设计所需要的控制按钮，在触摸屏上显示，需要用到的测控点如表 33 所示： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 表 33 测控点 点数 各点名称 开关量 输入 21 个 14 自动，手动，启动，急停（带锁死）；机械臂上升，机械臂下降，滑行台前进、 倒退， 上升限位，下降限位， 前进限位，倒退限位 模拟量 输入 2 个 2 能量监控 (加热电源电压输入 010v，电流输入 010v) 开关量 输出 9 个 7 上升电机正转， 上升电机反转，上升指示灯，下降指示灯， 前进电机正转，倒退 电机反转，前进指示灯，倒退指示灯，恢复原位指示灯 模拟量 输出 2 个 2 零件旋转速度，零件旋转由变频器控制，转速控制输出 010v 台达 HMI 触摸屏 HMI 产品组成及原理 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元 [9]等，其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低，是 HMI 的核心单元，其软件构成如图 34 所示： 界 面 组 态 软 件（ 运 行 于 P C 机 ）设 备 驱 动处 理 器系 统 内 核 软 件（ 运 行 于 H M I 硬 件 ） 图 34 人机界面软件构成 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 根据 HMI 的产品等级不同，处理器可分别选用 8 位、 16 位、 32 位的处理器。 HMI 软件一般分为两部分，即运行于 HMI 硬件中的系统软件和运行于 PC 机 Windows 操作系统下的画面组态软件 [11]。 使用者都必须先使用 HMI 的画面组态软件制作“工程文件”，在通过 PC 机和 HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到 HMI 的处理器中运行。 其硬件构成如图 35 所示： H M ID O P A 1 0 T H T D 10 6 X AD V P 4 8 H PD V P 3 2 E H 0 0 M 2旋 转电 动机伺 服电 动机移 动电 动机 图 35 人机界面的硬件构成 1． 伺服电动机 带动 机械臂上升和下降，当按下 X007 自动开关，并按下启动按钮 X0 后，相应的操作按钮带电，使 Y001， Y002 得电，驱动伺服电动机旋转。 2． 移动电动机控制滑行台的前进与倒退，当 Y003， Y004 得电后驱动移动电机运转。 3． 旋转电机受 Y005 的控制，当对 曲轴 加热淬火时，旋转电机带动曲轴旋转 ，使曲轴受热均匀，提高淬火质量。 HMI 的选型 1． 基本功能： 设备工作状态显示，指示灯，按钮，文字、图形、曲线及工作模拟图，数据 和 文字输入操作生产配方存储，设备生产数据记录，简单的逻辑和数洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 值运算，可连接多种工业控制设备 组网 [12]，通信宏指令的调用，可以与多种机型的 PLC 相连接，不需要实物便可以进行离线模拟。 2． 选型指标： 显示屏尺寸，分辨率， HMI 的处理器速度性能，画面的存贮容量，单位（字节（ byte）、或是位（ bit） ),通讯口种类及数量。 3． HMI 的选用 基于本设计考虑，触摸屏的使用占绝大部分，是整个控制系统的关键，台达 HMI 具有的功能刚好适合本设计。 变频器的选型 变频器选型时要确定以下几点： 1． 采用变频的目的，恒压控制或恒流控制等。 2． 变频器的负载类型，如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的 性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3． 变频器与负载的匹配问题：电压匹配，变频器 [13]的额定电压与负载的额定电压相符；电流匹配，普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符，对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力；转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 4． 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。 因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5． 变频器如果要长电缆运行 时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 6． 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容[13]，变频器容量要放大一挡。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 参考文献 [1]严盈富 . 触摸屏与 PLC 入门 . 北京：人民邮电出版社 ,20xx [2]台达电子工业股份有限公司 . 台达 DVPPLC 编程技巧 , 20xx [3]杨将新 , 李华军 , 刘东骏 . 单片机程序设计及应用 . 电子工业出版设 , 20xx [4]朱善军 . 可编 程控制系统 —— 原理 应用 维护 .北京：清华大学 出版社 , 1994 [5].陈建明 . 电气控制与 PLC 应用 . 电子工业出版社 , 20xx [6]吕景泉 .可编程序控制器及其应用 [M].北京：机械工业出版社 , 20xx [7]杨长能，张光毅 .可编程序控制器基础及其应用 [M]．重庆大学出版社 , 1992 [8]廖常初 .PLC 编程及应用 [M].北京：机械工业出版社， 20xx [9]蔡红斌 .电气与 PLC 控制技术 [M].北京：清华大学出版社 ,20xx [10]范永胜，王岷主编 .电气控制与 PLC 应用 [M].北京 :中国电力出版社 , 20xx [11]陈立定 .电气控制与可编程控制器 [M].北京 :高等教育出版社 , 20xx [12]高勤 .电气及 PLC 控制技术 [M].北京 :高等教育出版社 ,20xx [13]许翏，王淑英 .电气控制与 PLC 应用 [M].北京 :机械工业出版社 ,20xx。