1、電氣工程學院課程設計說明書電氣限制與PLC設計題目：鑄造機限制系統設計班級：學號：姓名：指導教師：教師職稱：電氣工程學院?課程設計?任務書課程名稱：電氣限制與PLC基層教學單位：指導教師:學號學生姓名專業班級設計題目鑄造機限制系統設計70起評設計技術參數1 .設計內容見附頁332 .使用組態王實現上位限制3 .公共實踐四層電梯4 .公共實踐郵件分揀選作5 .查閱資料變頻器設計要求采用PLC進行設計.畫出系統圖,采用梯形圖編程,并給出相應的組態限制工程附主畫面.結合公共實踐局部,完成設計說明書.參考資料“電氣限制類圖書及論文資料“可編程限制器類圖書及論文資料周次20周應完成內容分析設計要求、查資

2、料、確定方案,設計梯形圖、設計上位組態撰寫課程設計說明書,辯論指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份,系、學生各一份,報送院教務科一份.2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面.電氣工程學院教務科本課題介紹的是鑄造機的PLC電控系統,電氣采用日本三菱FX2N型課編程序限制器(PLC)進行限制設計,其目的是提升系統運行的可靠性和自動化程度,減輕操作工人的勞動強度和電氣維修工人的工作量及維護時間,以提升產品的質量和勞動生產率.近年來,隨著可編程限制器(PLC)應用技術的開展,其在工業生產中的應用也越來廣泛；根據工業現場的需要和PLC自身的特點,可編程限制器在工業生產中也被廣泛采

3、用,使工業限制變得更為靈活、方便,也使得生產效率大大提升.在工程生產領域,我們也運用到了PLC,例如,在壓鑄機上我們運用它幫助我們完成了多個人的工作,實現了壓鑄機的智能化限制,從而降低了生產本錢,提升了勞動效率.在工業上應用PLC是我們以后開展的必然方向,它將成為代替原始機械限制的有效限制裝置.在工業生產中采用可編程限制器PLC,可利用其硬件和軟件上采取的一系列抗干擾舉措,使它可以直接安裝于工業現場而穩定可靠地工作.本小組進行了分工合作,分工情況如下：邢永躍,朱恩多和王延強負責主程序的編寫,材料整理和說明書的編寫；盧小召和張天亮負責學習并使用組態王完成操作過程的復現；我負責硬件的制作和調試.第

4、一章系統設計11.1 限制系統的設計11.2 PLC限制系統類型11.3 鑄造機工藝流程3第二章總體設計52.1 主程序設計52.2 手動程序設計52.3 順控設計6第三章程序設計9第四章硬件設計174.1 電路板連接174.2 輸入輸出編址184.3 鑄造機模型設計19心得體會22參考文獻23第一章系統設計1.1 限制系統的設計限制系統的設計步驟為：(1)根據被控對象的限制要求,確定整個系統的輸入、輸出設備的數量,從而確定PLC的I/O點數,包括開關量I/O、模擬量I/O以及特殊功能模塊等.(2)充分估計被控對象的限制要求,所選的PLC的I/O點數應留有一定的余量.另外,在性能價格比變化不大

5、的情況下,盡可能選擇同類型中功能強的新一代PLC.例如：對三菱公司的小型PLC來說,一般應選用FX系列PLC,而不再選用F系列PLC.(3)確定選用的PLC機型.本次設計根據老師提供的器件,選擇了型號為FX2N-48MR-001的PLC.(4)建立I/O分配表,繪制PLC限制系統的流程圖.(5)根據限制要求,繪制用戶程序的流程圖.(6)編制用戶程序,并借助編程器將用戶常年供需裝入PLC的用戶程序儲存器.(7)在實驗室模擬調試用戶程序.(8)完成第7步的工作后,連接硬件調試用戶程序.(9)整個系統的調試結束后,編寫說明文件.1.2 PLC限制系統類型一般來說,PLC限制系統可分為以下三種類型：1

6、 .由PLC構成的單片機限制系統這種系統的被控對象通常是單一的機器或生產流水線,例如：注塑機、機床,簡易生產流水線等,其限制器那么由單臺PLC構成,如圖1.2.1所示.雖然這類系統一般不需要與其它限制器或計算機進行通信,但是,設計者還是應該考慮將來是否有通信聯網的需要,如果有的話,那么應選擇具有通信功能的PLC.2 .由PLC構成的集中限制系統這種系統的被控對象通常由數臺機器或數條流水線構成.該系統的限制器那么由單臺1PLC構成,如圖1.2.2所示.每個被控對象與PLC的指定的I/O相連接.由于采用一臺PLC限制,因此,各被控對象之間的數據、狀態的交換不需要另設專門的通信線路.但是這種系統也有

7、一個缺點,即一旦PLC出現故障,整個系統立即停止工作.因此,對大型的集中限制系統,可以采用冗余系統克服上述缺點.3 .由PLC構成的分布式限制系統這類系統的被控對象比擬多,他們分布在一個較大的區域內,相互之間的距離較遠,而且,各個被控對象之間要求經常地交換數據和信息.這種系統的限制器采用假設干個相互之間具有通信聯網功能的PLC構成,系統的上級機可以采用PLC,也可以采用工業控制計算機.如圖1.2.3所示.圖1.2.1單機限制系統圖1.2.2集中限制系統圖1.2.3分布式限制系統1.3 鑄造機工藝流程著糧的退到N位圖1.3.1鑄造機構造圖1.3.1 開機時的考前須知(1)合上PLC限制柜內的所有

8、空氣開關,接通PLC電源及直流24V供電電源.(2)將手動順控轉換開關置于手動位置,按下油泵啟停按鈕,電機在卸荷狀態下啟動(再次按下油泵啟停按鈕,油泵電機停止運行),其限制由計算機自動完成,此時才可以進行鑄造機運行操作.1.3.2 系統運行操作該系統操作為手動和順控兩種方式.手動方式將手動順控轉換開關置于手動位置,啟動油泵電機,電動運行停止按鈕,運行指示燈點亮,此時,可根據鑄造機運行要求操作相應的限制按鈕即可：運行中可反復點動運行停止按鈕,來停止運行和返回原運行狀態.順控方式進行順控操作之前,必須用手動方式將鑄造機的合模缸退回到尾部位置,再將手動順控轉換開關置于順控位置,按下步進按鈕,系統將從

9、合模缸進1開始按序動作,每動作完成那么自動停止,再次按下步進按鈕,系統進入下一工序,以后重復上述過程,直到回到原始位置為止；運行中可反復點動運行停止按鈕,來停止運行和返回原始運行狀O第二章總體設計2.1 主程序設計主程序局部主要包含以下三局部:(1)油泵電機啟動及系統短路保護程序;(2)油泵電機設有過載保護和回油濾油器堵指示信號,并設有相應的聲音報警,按下報警解除按鈕即可解除報警聲；(3)系統設有完善的互鎖保護程序.2.2 手動程序設計1)試模:2)裝模:3)鑄造:4)脫模:圖2.2.1鑄造流程圖鑄造的流程如下圖:開始操作時,啟動鑄造機工作,先按下合模缸進的按鈕,這時油泵電機開始向合模缸注入液

10、壓油,然后合模缸開始前進,當合模缸前進到合模缸壓力上限時由液壓站壓力來檢測,合模缸停止運行,同時卸荷閥翻開,液壓油流入油泵電機.這是合模缸第一次進到壓力上限,這時的壓力上限是試模狀態,還不能放入模具.按動合模缸退按鈕,油泵電機向合模缸注入液壓油,合模缸開始后退,合模缸不能退到鑄造機尾部,而是退到比尾部更靠前的位置限位開關1的位置.其目的在于試模狀態后,鑄造機可以較短距離完成第二次合模,這樣可以節省時間,提升工作效率.第二次合模完成以后,為了保證工藝和在旋轉缸翻轉時的平安,合模缸進入保壓階段.根據工藝流程按動旋轉缸后傾按鈕,油泵電機向旋轉缸注入液壓油,旋轉缸開始后傾.當旋轉缸后傾到后傾限位開關時

11、,旋轉缸停止工作,同時卸荷閥翻開,液壓油流回油泵電機.這時,另一名操作人員將融化的鑄液倒入已經放入模具的機件中,由溫度檢測元件檢測機件中的鑄液是否冷卻.如果已冷卻,自動提示進入下一步的操作.工件冷卻以后,操作人員按動旋轉缸前傾按鈕,油泵電機向旋轉缸注入液壓油,旋轉缸前傾.當旋轉缸前傾到前傾限位開關時,旋轉缸停止工作,同時卸荷閥翻開,液壓油流回油泵電機.解除保壓,液壓油流回油泵電機.此時操作人員根據工藝流程按動合模缸退按鈕,液壓油重新流入合模缸,合模缸開始二次后退.為了取模方便,合模缸第二次退要退到機器的尾部也就是限位開關2的位置,到位后合模缸停止工作,液壓油流回油泵電機.由于金屬冷卻后人工取模

12、比擬困難,因此在這個系統中設計了脫模工藝.合模缸退到位后,按下脫模按鈕,脫模缸前進,脫模到位后自動復原.這時一個循環完畢.2.3 順控設計在手動過程中,操作人員在頻繁的按動按鈕,這樣既不利于提升工作效率,又容易由于操作時間的延長而產生一些錯誤,不利于平安生產.因此,可以將手動系統中得合模缸前進后退、旋轉缸前傾后傾、脫模缸前進后退統一為一個步進開關.這樣就是把手動改為順控,也就是改為半自動限制.其操作主要包含五個步驟,都由一個步進開關控通電圖2.3.1順控與手控對照流程圖制.這樣操作人員就可以減輕一些負擔.其簡要的過程如上圖所示:鑄造機順控工作時,合模缸必須在鑄造機尾部,由于一個循環工序的開始必

13、須定一個位置為起始位置.當操作人員第一次按動步進開關時,合模缸進,此時油泵電機向合模缸注入液壓油,合模缸前進.當前進到合模缸壓力上限時由液壓站壓力檢測儀表測得合模缸停止運行同時卸荷閥翻開液壓油流回油泵電機.這是合模缸第一次進到壓力上限,但是根據工藝要求這次進到壓力上限為試模并不放人模具,進到壓力上限的同時合模缸自動退到限位開關1的位置.其目的在于試合模以后鑄造機可以較短的距離完成第二次合模.先將模具放好在第二次按動步進開關合模缸進,油泵電機向合模缸注入液壓油,與手動擋相同當第二次合模完成以后,為了保證工藝和在旋轉缸翻轉時的平安合模缸進入保壓階段.不需要按動旋轉缸后傾按鈕,旋轉缸自動后傾,油泵電

14、機向旋轉缸注入液壓油.當旋轉缸后傾到限位開關時,旋轉缸停止工作同時卸荷閥翻開液壓油流回油泵電機,這時由另一名操作人員將融化的鑄液倒入已放入模具的機件中鑄液冷卻以后操作人員第三次按動步進開關旋轉缸前傾,油泵電機向旋轉缸注入液壓油旋轉缸前傾.當旋轉缸前傾到限位開關時,旋轉缸停止工作同時卸荷閥翻開液壓油流回油泵電機.接觸保壓,液壓油流回油泵電機,此時操作人員根據工藝流程第四次步進開關合模缸退,液壓油從新流入合模缸.合模開始第二次后退.為了取模方便,合模缸第二次退并退到及其的尾部即限位開關2的位置,到位后合模缸停止工作,液壓油流回油泵電機.由于鑄液冷卻后人工取模比擬困難,因此這個系統設計了脫模工藝.合

15、模缸退到位后,操作人員第五次按動步進按鈕,脫模缸前進到位后自動后退復原,這時一個順控循環完畢.14.1電路板連接:第四章硬件設計圖4.1.1電路板正面原件分布圖0oO|CirfC|Om-?Oiioceeolci0d,.KECKOCTf口口0k-_88?282；28?一oo圖4.1.2電路板反面連線圖4.2 輸入輸出編址輸入輸出的地址設計如下表：表4.2.1輸入輸出地址表輸入編址輸出編址脫模缸進按鈕手動X0脫模缸進Y0運行暫停/開始按鈕X1脫模缸退Y1合模缸進按鈕手動X2合模缸進Y2合模缸退按鈕手動X3合模缸退Y3旋轉缸退按鈕手動X4旋轉缸退Y4旋轉缸進按鈕手動X5旋轉缸進Y5手動OFF/順控O

16、N轉換開關X6卸荷閥Y6步進按鈕X7濾油器堵指示燈Y11合模缸退到2位行程開關X10運行指示燈Y12合模缸退到1位行程開關X11油泵電機過載指示燈Y13油泵啟/停按鈕X12報警電笛Y14油泵電機過載熱繼電器X13保壓燈Y27合模壓力上限壓力傳感器X14濾油器堵壓力傳感器X15報警解除按鈕X17旋轉缸進到OFF行程開關X20旋轉缸退到OFF行程開關X21脫模缸進到位行程開關X23脫模缸退到位行程開關X24啟動/停止按鈕X26保壓按鈕X274.3 鑄造機模型設計根據我們掌握的要求,以及手頭的資源,我們制作了如下的鑄造機模型,對于我們的課設進行補充.鑄造機模型如下：圖4.3.1鑄造機模型正面圖圖4.

17、3.2鑄造機模型俯瞰圖圖4.3.2加工工具心得體會經過緊張忙碌的一周課設,正如老師所說的那樣,我們在一起學到了很多東西.首先,是知識層面的穩固和提升.雖然經過了一個學期的學習,我們對于PLC有了初步的了解,但真正自己動手去設計一個實用的系統,這還是第一次.當然,在這個過程中,我們面臨著很多的問題,像如何搞清楚鑄造機的整個流程和所有的細節,如何將這些轉化成梯形圖,如何實現手動順控的切換等等.一系列的問題,需要我們一步步解決.當然,也正是在這個解決問題的過程中,我們對于PLC的應用有了更深刻的理解.在討論的過程中,我們也充分熟悉了交流的智慧,很多問題都是在交流中得到了很好的解決.其次,是學習水平的

18、鍛煉.短短一周的時間,我們需要學習和應用組態王來完成鑄造機運行的模擬演示.這確實是一個挑戰.但我們組分配到這一任務的兩名同學不僅完成了這一任務,而且完成的非常優秀,這對于我們團隊也是很大的鼓勵.第三,是規定任務以外的創新.確實,8個小組完成一個課題,想要出彩,就需要一些與眾不同的.因此,從寫程序,到組態王展示,甚至說明書和PPT,我們都盡力加了本組獨特的東西.而我由于有這些材料,所以從周一分工時,我就主動要求去做出實物模型,后來遇到很多困難,我都在想我做這個東西的意義到底在哪？經過這周課設,組態王沒有學到,程序編程也沒有完善,不過設計硬件結構時,我還是學到了一些東西,在實現電機正反轉時,我失敗了好幾次,后來發現,plc的輸出端是零,而非輸入端是高電平.第四,是綜合水平的鍛煉.就像PPT中提到的,完成課設,除了需要一定的知識儲備,還需要一些綜合的水平作為支撐,如PLC設計限制系統的編程思路和綜合分析問題的水平,團隊合作水平,自主學習的水平等等.在實習的過程中,我們組很好的做到了彼此信任,能者多勞,各盡所能,組員之間彼此協作,這也為我們及時,順利的完成課設打下了堅實的