熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工PLC控制

1、 沈 陽(yáng) 航 空 航 天 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)（說(shuō)明書(shū)）課題題目: 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制班 級(jí) 14110202 學(xué) 號(hào) 2011041102068 姓 名 馬也 指導(dǎo)教師 高恩志 2015年1月14日沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課 程 名 稱 材料成型自動(dòng)化 院（系） 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè) 材料成型及控制工程 班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 課程設(shè)計(jì)題目 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制 程設(shè)計(jì)時(shí)間: 年 月 日至 年 月 日課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：熱芯盒射芯機(jī)采用氣動(dòng)系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動(dòng)作過(guò)程包括閘門(mén)開(kāi)，加砂，閘門(mén)關(guān)、芯盒夾緊、工作臺(tái)上升，射砂，排氣，工作臺(tái)下降，加熱，芯

2、盒打開(kāi)等。氣動(dòng)系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。要求按下啟動(dòng)按鈕,可實(shí)現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)10次循環(huán)加工自動(dòng)控制,加工完成后返回初始位置。課設(shè)完成后，要求編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，內(nèi)容主要包括：設(shè)備工作原理及工藝過(guò)程分析；電磁閥狀態(tài)表；PLC點(diǎn)數(shù)的確定；I/O端口分配表；功能流程圖；PLC程序設(shè)計(jì)程序調(diào)試等。指導(dǎo)教師 年 月 日負(fù)責(zé)教師 年 月 日 學(xué)生簽字 年 月 日摘 要在本次課程設(shè)計(jì)中，要求利用可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)的自動(dòng)循環(huán)控制。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握plc可編程控制器的基本理論知識(shí)，然后對(duì)熱芯盒射芯機(jī)的工作原理及工藝過(guò)程進(jìn)行分析，列出電磁鐵的動(dòng)作順序表，在將可編

3、程邏輯控制器點(diǎn)數(shù)的確定后，畫(huà)出I/O端口分配表。根據(jù)對(duì)以上過(guò)程的分析，制定出順序功能圖，再將其轉(zhuǎn)換成梯形圖，最后上機(jī)進(jìn)行程序調(diào)試，實(shí)現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)的自動(dòng)循環(huán)控制。關(guān)鍵詞：可編程序控制器；熱芯盒射芯機(jī)；自動(dòng)循環(huán)控制目 錄第一章 緒論1 1.1 PLC的發(fā)展與應(yīng)用 1 1.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng) 2第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程42.1 熱芯盒射芯機(jī)的PLC控制 42.2熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的工藝過(guò)程分析42.3熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的電磁閥狀態(tài)表52.4 PLC點(diǎn)數(shù)的確定及I/O地址分配62.5 PLC電氣接線圖82.6 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的順序功能圖 92.7

4、熱芯盒射芯機(jī)的運(yùn)行梯形圖 10第三章程序調(diào)試 12 第四章結(jié)論 13第五章參考文獻(xiàn) 14第1章 概述1.1PLC的發(fā)展與應(yīng)用PLC 即可編程邏輯控制器，與工控機(jī)IPC ，單片機(jī) 統(tǒng)稱為自動(dòng)化三大支柱，工業(yè)控制都可以用 PLC 來(lái)完成。PLC 應(yīng)用分為開(kāi)關(guān)量、模擬量、伺服定位、總線通信。PLC 可編程控制器在機(jī)電領(lǐng)域用的很廣，大部分設(shè)備或產(chǎn)線的自動(dòng)化控制會(huì)用PLC來(lái)完成。PLC是由輸入、輸出和控制器三部分組成，控制器是核心，輸入、輸出是關(guān)鍵。在當(dāng)今的工業(yè)界，只要涉及控制的地方，都離不開(kāi)PLC這個(gè)大腦。以單機(jī)控制為主的一切設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域，比如：包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、注塑機(jī)械、自動(dòng)焊接設(shè)備、

5、隧道盾構(gòu)設(shè)備、水處理設(shè)備、切割、多軸磨床、冶金行業(yè)的輥壓、連鑄機(jī)械。這些設(shè)備的所有動(dòng)作，加工都需要靠依據(jù)工藝設(shè)定在PLC內(nèi)程序以過(guò)程控制為主的流程自動(dòng)化行業(yè)，比如污水處理、自來(lái)水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、冶金行業(yè)、太陽(yáng)能、水泥、石油、石化、鐵路交通.可編程序控制器問(wèn)世于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)的可編程序控制器功能都很簡(jiǎn)單，只有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能；硬件方面用于可編程序控制器的集成電路還沒(méi)有投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，CPU以分立元件組成；存儲(chǔ)器為磁心存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量有限；用戶指令一般只有二三十條，還沒(méi)有成型的編程語(yǔ)言；機(jī)型單一，沒(méi)有形成系列。一臺(tái)可編程序控制器最多只能替代200

6、300個(gè)繼電器組成的控制系統(tǒng)，在體積方面，與現(xiàn)在的可編程序控制器相比，可以說(shuō)是龐然大物。 進(jìn)入70年代，隨著中小規(guī)模集成電路的工業(yè)化生產(chǎn)，可編程序控制器技術(shù)得到了較大的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破鞴δ艹壿嬤\(yùn)算外，增加了數(shù)值運(yùn)算、計(jì)算機(jī)接口、模擬量控制等；軟件開(kāi)發(fā)有自診斷程序，程序存儲(chǔ)開(kāi)始使用EPROM ；可靠性進(jìn)一步提高，初步形成系列，結(jié)構(gòu)上開(kāi)始有模塊式和整體式的區(qū)分，整機(jī)功能從專用向通用過(guò)渡。 70年代后期和90年代初期，微處理器技術(shù)日趨成熟，單片微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路開(kāi)始普遍應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鏖_(kāi)始向多處理器發(fā)展，使可編程序控制器的功能和處理速度大為增強(qiáng)，并具有通信

7、和遠(yuǎn)程 I/O 能力，增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)、查表、列表等，自診斷和容錯(cuò)技術(shù)也迅速發(fā)展。 進(jìn)入21世紀(jì)，可編程序控制器仍保持旺盛的發(fā)展勢(shì)頭，并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，如為用戶配置柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。目前可編程序控制器主要向兩 個(gè)方向擴(kuò)展：一是綜合化控制系統(tǒng)，它已經(jīng)突破了原有的可編程序控制器的概念，將工廠生產(chǎn)過(guò)程控制與信息管理系統(tǒng)密切結(jié)合起來(lái)，甚至向上為MES和ERP系統(tǒng)準(zhǔn)備了技術(shù)基礎(chǔ)，這種發(fā)展趨勢(shì)會(huì)使得舉步為艱的ERP系統(tǒng)有了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，從而會(huì)帶來(lái)工業(yè)控制的一場(chǎng)變革，實(shí)現(xiàn)真正意義上的電子信息化工廠；二是微型可編程序控制器異軍突起，體積如手掌

8、大小，功能可覆蓋單體設(shè)備及整個(gè)車(chē)間的控制功能，并具備聯(lián)網(wǎng)功能，這種微型化的可編程序控制器使得控制系統(tǒng)可將觸角延伸到工廠的各個(gè)角落。隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家更加注重了對(duì)可編程序控制器的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，國(guó)際大型可編程序控制器制造商紛紛加入了可編程序控制器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，他們利用許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立了符合他們經(jīng)濟(jì)利益的技術(shù)保護(hù)壁壘。 1.2 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)按照選用控制元件來(lái)分類，主要可分為如下幾類：氣閥控制系統(tǒng)，邏輯元件控制系統(tǒng)，射流元件控制系統(tǒng) ，其中氣閥控制系統(tǒng)又分為全氣閥控制系統(tǒng)與電子電氣控制，電磁閥轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成：1.氣源裝置 獲得壓縮空

9、氣的設(shè)備，空氣凈化設(shè)備，如空壓機(jī)，空氣干燥機(jī)等；2.執(zhí)行元件 將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，也是系統(tǒng)能量輸出的裝置，如氣缸，氣馬達(dá)等；3.控制元件用以控制壓縮空氣的壓力，流量，流動(dòng)方向以及系統(tǒng)執(zhí)行元件工作程序的元件,如壓力閥，流量閥，方向閥和邏輯元件等; 4.輔助元件起輔助作用，如過(guò)濾器，油霧器，消聲器，散熱器，冷卻器，放大器及管件等。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1.用空氣做介質(zhì)，取之不盡，來(lái)源方便，用后直接排放，不污染環(huán)境，不需要回氣管路因此管路不復(fù)雜。2.空氣粘度小，管路流動(dòng)能量損耗小，適合集中供氣遠(yuǎn)距離輸送。3.安全可靠，不需要防火防爆問(wèn)題，能在高溫，輻射，潮濕，灰塵等環(huán)境中工作。4.氣壓

10、傳動(dòng)反應(yīng)迅速。5.氣壓元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便，管路不容易堵塞，介質(zhì)不存在變質(zhì)更換等問(wèn)題。 缺點(diǎn)1.空氣可壓縮性大，因此氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作穩(wěn)定性差，負(fù)載變化時(shí)對(duì)工作速度的影響大。2.氣動(dòng)系統(tǒng)壓力低，不易做大輸出力度和力矩。3.氣控信號(hào)傳遞速度慢于電子及光速，不適應(yīng)高速?gòu)?fù)雜傳遞系統(tǒng)。4.排氣噪音大。本次課設(shè)主要目的是通過(guò)介紹氣動(dòng)元器件工作原理, 運(yùn)用氣動(dòng)回路各種控制形式實(shí)現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)自動(dòng)循環(huán), 能夠讓學(xué)生充分了解氣動(dòng)自動(dòng)化控制技術(shù), 并掌握熱芯盒射芯機(jī)工作過(guò)程。在常用氣動(dòng)多執(zhí)行元件行程順序動(dòng)作回路中, 通常有全氣控和電氣控兩種方法, 而由電氣技術(shù)參與的電氣控制已由普通繼電器回路控制

11、發(fā)展成可編程控制器( PLC) 控制, PLC 控制具有工作可靠、編程簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn), 在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用愈來(lái)愈廣。因此, 在熱芯盒射芯機(jī)的多循環(huán)加工的PLC控制過(guò)程中使用電氣控,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程2.1熱芯盒射芯機(jī)的PLC控制 熱芯盒射芯機(jī)工作原理及氣動(dòng)控制如教材示。其工藝過(guò)程可表述如下。（射砂筒內(nèi)裝滿砂時(shí)可最多造6個(gè)砂芯，假設(shè)射砂筒起始為充滿狀態(tài)）。熱芯盒射芯機(jī)采用氣動(dòng)系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動(dòng)作過(guò)程包括閘門(mén)開(kāi)，加砂，閘門(mén)關(guān)、芯盒夾緊、工作臺(tái)上升，射砂，排氣，工作臺(tái)下降，加熱，芯盒打開(kāi)等。氣動(dòng)系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。要求按下啟動(dòng)按鈕,可實(shí)現(xiàn)熱芯盒射

12、芯機(jī)10次循環(huán)加工自動(dòng)控制,加工完成后返回初始位置。2.2熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的工藝過(guò)程分析熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制機(jī)器工藝過(guò)程可表述如下：熱芯盒射芯機(jī)采用氣動(dòng)系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動(dòng)作過(guò)程包括閘門(mén)開(kāi)，加砂，閘門(mén)關(guān)、芯盒夾緊、工作臺(tái)上升，射砂，排氣，工作臺(tái)下降，加熱，芯盒打開(kāi)等。氣動(dòng)系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。控制要求：利用PLC實(shí)現(xiàn)氣壓機(jī)控制的各缸及控制元件的手動(dòng)及單步運(yùn)行自動(dòng)控制。2.3熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的電磁閥狀態(tài)表動(dòng)作名稱發(fā)令元件 電磁閥1YA 電磁閥2YA 電磁閥3YA電磁閥4YA電磁閥5YA電磁閥6YA電磁閥7YA電磁閥8YA 電磁閥9YA 電

13、磁閥10YA電磁閥11YA電磁閥12YA電磁閥13YA閘門(mén)開(kāi)SB1+加砂T0000+閘門(mén)關(guān)T0001+ 托板進(jìn)ST1+ 左盒夾緊T0002+右盒夾緊T0002+工作臺(tái)上升ST2&ST4+射砂ST3+排氣T0003+工作臺(tái)下降T0004+芯盒打開(kāi)T0005+托板出T0006+起芯ST7+表2.1 電磁閥順序功能表2.4 PLC點(diǎn)數(shù)的確定及I/O地址分配根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇輸入9，輸出17，地址分配如表2.2，表2.3所示：表2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC輸入端接口分配表 元件名稱分配地址發(fā)令行為SB11.00啟動(dòng)SB21.01 急停1ST0.01停止加砂；托板進(jìn)2ST0.02左芯盒停止3ST

14、0.03右芯盒停止4ST0.04工作臺(tái)停止；射砂燈亮5ST0.05工作臺(tái)停止；加熱燈亮6ST0.06托板停，起芯7ST0.07托板進(jìn) 元件名稱分配地址發(fā)令行為1YA100.00閘門(mén)開(kāi)2YA100.01加砂3YA100.02閘門(mén)關(guān)4YA100.04托板進(jìn)5YA100.05左芯盒夾緊6YA100.06左芯盒夾緊7YA100.07工作臺(tái)上升8YA100.08射砂9YA100.10排氣10YA100.11工作臺(tái)下降11YA100.14芯盒打開(kāi)12YA100.15托板出13YA101.00起芯KM1100.03振動(dòng)KM2100.09射砂燈亮KM3100.12加熱KM4100.13加熱燈亮表2.3 熱芯盒

15、射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC輸出端接口分配表2.5 PLC電氣接線圖根據(jù)端口分配表，繪制的電氣接線圖如下圖2.1所示：圖2.1 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的PLC電氣接線圖 2.6 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的順序功能圖圖2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的PLC順序功能圖2.7 熱芯盒射芯機(jī)的運(yùn)行梯形圖圖2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的運(yùn)行梯形圖第3章 程序調(diào)試 通過(guò)列電磁閥狀態(tài)表，完成順序功能圖的編制，然后轉(zhuǎn)換成梯形圖，最后把梯形圖帶到實(shí)驗(yàn)室，在熱加工控制模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)輸入梯形圖程序，實(shí)驗(yàn)前將電源掛板通過(guò)導(dǎo)線與可編程控制器相連，以便給PLC工作時(shí)供電。根據(jù)事前選

16、好的所需輸入與控制面板上相應(yīng)的按鈕及開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接，所需的輸出與控制面板上的發(fā)光二極管連接，發(fā)光二極管的亮滅用以代替實(shí)際中動(dòng)作的執(zhí)行與否。輸出與控制面板上的按鈕或開(kāi)關(guān)相連。實(shí)驗(yàn)掛板上輸入元件的公共端連在24V電源的負(fù)極上，PLC上輸入信號(hào)的公共端（COM）接到24V電源的負(fù)極，實(shí)驗(yàn)掛板上輸出元件的公共端連在5V電源的負(fù)極上，PLC上輸出信號(hào)的公共端要接到5V電源的正極。等所有輸入，輸出都接好以后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，接通可編程控制器的電源，輸入并執(zhí)行程序，根據(jù)程序內(nèi)容按下相應(yīng)的開(kāi)關(guān)或按鈕，通過(guò)發(fā)光二級(jí)管的亮滅來(lái)觀察程序是否運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)室中的可編程控制器調(diào)試，按下相應(yīng)的開(kāi)關(guān)、按鈕，觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作，說(shuō)明

17、該程序可以運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。第四章 結(jié)論這次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)熱芯盒射芯機(jī)工作原理的研究，實(shí)現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)控制的動(dòng)作過(guò)程包括閘門(mén)開(kāi)、加砂振動(dòng)、閘門(mén)關(guān)、托板進(jìn)、左右芯盒夾緊、工作臺(tái)上升、射砂、排氣、工作臺(tái)下降、加熱、芯盒打開(kāi)、托板出、起芯等過(guò)程 。本程序共包括9個(gè)輸入點(diǎn)，17個(gè)輸出點(diǎn)，7個(gè)時(shí)間繼電器，兩個(gè)計(jì)數(shù)器。經(jīng)過(guò)調(diào)試后每一步的輸入對(duì)應(yīng)的輸出都滿足要求，并編制了順序功能圖及梯形圖實(shí)現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)的循環(huán)自動(dòng)控制。程序中包含急停功能，急停功能是使機(jī)器在出問(wèn)題或突發(fā)狀況時(shí)，緊急停止的功能，即按下急停按鈕停止一切機(jī)械運(yùn)作，防止機(jī)械裝置的進(jìn)一步損壞并保證看操作人員的人生安全，同時(shí)也是設(shè)備停止工作的按鈕。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，提高了我應(yīng)用PLC編寫(xiě)程序解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力，讓我更加了解了相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的工作過(guò)程與原理