金属压铸机控制系统课程设计.docx

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金属压铸机控制系统课程设计

洛阳理工学院

课程设计

课程名称电气控制与PLC

课题名称金属压铸机控制系统设计

专业班级自动化38班

姓名侯鹏飞

学号B********

3.6PLC系统的软件设计步骤12

3.1金属压铸机的工艺流程

（1）原位:

模板在开模确认开关SQ2闭合，洗嘴模上升归位，喷嘴归位限开关SQ5闭合。

（2）关模：

有启动信号按下后，关模电磁阀YVO通电，模板右移。

（3）射出：

当模板右移到位，关模确认限位开关SQ3闭合，射出电磁阀YV5通电，射出活塞向左移，将金属射进模里。

（4）冷却：

射出活塞自动归位，射出确认开关SQ4闭合,l冷却水电阀YV4通电，利用冷却水成型。

（5）开模：

延时5S待工作冷却后，开模电磁阀YV1通电，模板左移，工件自动顶出。

（6）洗模：

模板左移到位，开模确认位开关SQ2闭合，喷嘴下移电磁阀YV2,喷嘴液电磁阀YV3通电，喷嘴下移并喷锡洗模液。

（7）复位：

喷嘴下移限位开关SQ6闭合，喷嘴上移电磁阀通电，喷嘴上升回到原位。

按下启动按钮I0.1中间继电器M0.0带电，继电器常开触头闭合形成闭锁功能，使关模电磁阀Q0.0通电，模板向右移动。

同时使下级继电器常开触头M0.0闭合，为使M0.1通电做好准备。

当模板向右移动碰到关模确认限位按钮I0.3时，中间继电器M0.1带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，使射出电磁阀Q0.5通电，射出活塞向左移，将金属射进模里，同时使上级回路中继电器常闭触头Ｍ0.1断开，切断上级回路，与此同时的还有使下级继电器常开触头M0.1闭合，为使M0.2通电做好准备。

当金属射进模里，射出活塞自动归位，射出确认限位按钮I0.4闭合，中间继电器M0.2带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，使冷却水电磁阀Q0.4通电，利用冷却水城型，同时启动时间继电器T5使它开始计时，与此同时上级回路中继电器常闭触头Ｍ0.2断开，切断上级回路。

经过延时继电器预定的时间5S冷却后，中间继电器M0.3带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，开模电磁阀Q0.1通电，模板左移，工件自动顶出，同时使上级回路中继电器常闭触头Ｍ0.3断开，切断上级回路，与此同时的还有使下级继电器常开触头M0.3闭合，为使M0.4通电做好准备。

当模板向左移动碰到开模确认限位按钮I0.2时，中间继电器M0.4带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，喷嘴下移电磁阀Q0.2和喷嘴液电磁阀Q0.3通电，喷嘴下移并喷锡洗模液。

同时使上级回路中继电器常闭触头Ｍ0.4断开，切断上级回路，与此同时的还有使下级继电器常开触头M0.4闭合，为使M0.5通电做好准备。

当喷嘴下移并碰到喷嘴下移限位按钮I0.6闭合，中间继电器M0.5带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，使喷嘴上移电磁阀Q0.6通电，喷嘴上移电磁阀通电，喷嘴上升回到原位。

若按紧急开模按钮I0.7闭合，中间继电器M0.7带电，继电器辅助常开触头闭合与回路构成闭锁，在不需要任何前面任何步骤的情况下使开模那一级的常开辅助触头M0.7闭合，构成回路驱动开模电磁阀Q0.1通电，模板左移，工件自动顶出。

主电路图

3.3PLC的容量

PLC容量包括两个方面：

一是I/O点数，二是用户存储器的容量。

根据功能说明书，可统计出PLC系统的开关量I/O点数及模拟量I/O通道数，以及开关和模拟量的信号类型。

考虑到在前面的设计中I/O点数可能有疏漏，并考虑到I/O端的分组情况以及隔离于接地要求，应在统计后得出I/O总点数的基础上，增加10%～15%的裕量。

考虑裕量后得出I/O总点数估算值，该估算值是PLC选型的主要技术依据。

考虑到今后的调整和扩充，选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数估算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30%左右的量。

用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理器、程序结构等。

因此在程序设计之前只能粗略的估算。

根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用是内存大致如下：

开关量输入所需存储器字数=输入点数×10；开关量输出所需存储器字数=输出点数×8；定时器/计数器所需存储器字数=定时器/计数器数量×2；模拟量所需存储器字数=模拟量通道数×100；通信接口所需存储器字数=接口个数×300；存储器的总字数再加上一个备用量即为存储器容量。

1、开关量输入模块的选择

PLC的输入模块用来检测来自现场（如按钮、行程开关、温控开关、压力开关等）电平信号，并将其转换为PLC内部的低电平信号。

选择输入模块主要考虑以下两点：

（1）根据现场输入信号（如按钮、行程开关）与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。

一般，24V以下属于低电平，其传输距离不宜太远。

（2）高密度的输入模块，如32输入模块，允许同时接通的点数取决于电压和环境温度。

一般，同时接通的点数不得超过总数入点数的60%。

2、开关量输入模块的选择

 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号转换为外部所需电平的输出信号，驱动外部负载。

输出模块有三种输出方式：

继电器输出、双向可控硅输出和晶体管输出。

3、输出方式的选择

继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通降压小，曾受瞬间电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。

但继电器有触电，寿命较短。

且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交/直流负载。

当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1HZ.

4、输出电流的选择

模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动，则应增加中间放大环节。

对于点荣性负载、热敏电阻负载，考虑到接通是有冲击电流，故要留有足够的裕量。

3.4分配输入/输出点

一般输出点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的。

分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号。

1、明确I/O通道范围

不同信号的PLC，其输入输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号。

查阅相应的技术手册，弄清相应的I/O点地址的分配。

2、内部辅助继电器

内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其它继电器、定时器，计数器作为数据存储器或数据处理用。

从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。

3、分配定时器/计数器

对用到定时器和计数器的控制系统，注意定时器和计数器的编号不能相同。

若扫描式时间较长，则要使用高速定时器以保证计时准确。

4、数据存储器

在数据存储、数据转换以及数据运算等场合，经常需要处理以通道为单位的数据，此时应用数据存储器是很方便的。

数据存储器中的内容，即使在PLC断电、运行开始或停止时也能保持不变。

数据存储器也应根据程序设计的需要来合理安排，以避免重复使用。

3.5PLC系统软件设计

从应用角度来看，运用PLC技术进行PLC应用系统的软件设计与开发，不外乎需要两个方面的知识和技能，第一是学会PLC硬件系统的配置，第二是掌握编写程序技术。

在熟悉PLC的指令系统后，就可以进行简单的PLC编程，但这还很不够，对于一个较为复杂的控制系统，设计者还需具备一定的软件设计知识，这样才能开发出有实际应用价值的PLC应用系统。

为此在熟悉PLC指令的基础上，对PLC应用软件的设计内容、方法、步骤以及编程工具软件进行比较全面的介绍。

PLC应用软件的设计是一项十分复杂的工作，它要求设计人员既要有PLC、计算机程序设计基础，又要有制动控制的技术，还要有一定的现场实习经验。

首先，设计人员必须深入现场，了解并熟悉被控对象（机电设备或生产过程）的控制要求，明确PLC必须具备的的功能，为应用软件的编制提出明确的要求和技术指标，并形成软件需求说明书。

在此基础上进行总体设计，将整个软件根据功能的要求分成若干个相对独立的部分，分析它们在逻辑上、时间上的相互关系，使设计出的软件在总体上结构清晰、简洁、流程合理，保证后继的各个开发阶段及其软件设计规格说明书的完整性和一致性。

然后在软件规格说明书的基础上，选择适当的编辑语言进行程序设计。

所以，一个适用的PLC软件工程的设计通常要涉及以下几个方面的内容：

（1）PLC软件功能的分析与设计；

（2）I/O信号及数据结构分析与设计；

（3）程序结构的分析与设计；

（4）程序设计规格说明书编制；

（5）用编程语言、PLC指令进行程序设计；

（6）软件测试；

（7）程序使用书编制

3.6PLC系统的软件设计步骤

根据可编程控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，用相应编程语言指令，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是应用系统软件设计。

1）.制定设备运行方案

制定方案就是根据生产工艺的要求分析各输入输出与各种操作的逻辑关系，确定需要检测的量和控制方法，并设计出系统中各设备的操作内容和操作顺序。

据此可得流程图。

2）.画出控制流程图

  对于复杂的应用系统，需要绘制控制流程图，用以清晰的表明动作的顺序和条件。

对于简单的控制系统，可省去这一步。

3）.制定系统的抗干扰措施

根据现场工作环境、干扰源的性质等因素，综合制定系统的硬件和软件抗干扰措施，如硬件上的电源隔离、信号滤波、软件上的平均值滤波等。

4）.I/O地址分配

将7个输入信号7个输出信号，按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。

列出外部I/O信号与PLCI/O端地址编号对照表。

I/O口分配表：

输入

输出

启动开关SB1

I0.1

关模电磁阀控制YVO

Q0.0

开模确认限位开关SA2

I0.2

开模电磁阀控制喷YV1

Q0.1

关模确认限位开关SA3

I0.3

喷嘴下移电磁阀控制YV2

Q0.2

射出确认限位开关SA4

I0.4

喷液电磁阀控制YV3

Q0.3

喷嘴归位限位开关SA5

I0.5

喷液冷却水电电磁阀控制YV4

Q0.4

喷嘴下移限位开关SA6

I0.6

射出电磁阀控制YV5

Q0.5

紧急开模开关SF

I0.7

喷嘴上移电磁阀YV6

Q0.7

3.2系统硬件设计

PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设备组成。

PLC的主机系统由微处理器单元、存储器、输入单元、输出单元、IO扩展接口，外设IO接口以及电源等部分组成。

各部分之间通过内部系统总线进行连接。

PLC的外部设备主要是编程器、彩色图形显示器、打印机等。

编程器：

它是编制、调试PLC用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。

彩色图形显示器：

大中型PLC通常配接彩色图形显示器，用以显示模拟生产过程的流程图、实时过程参数、趋势参数及报警参数等过程信息，使得现场情况一目

PLC还可以配置其他外部设备，例如，配置存储器卡、合式磁带机或磁盘驱动器，用于存储用户的应用程序和数据；配置EPROM写入器，用于将程序写入到

EPROM中。

外部接线图

金属压铸机的工艺流程如下图所示：

压铸机控制系统逻辑流程图

3.7控制系统的梯形图程序

总结

经过这段时间的设计和对相关资料的收集让我清楚的感到随着科技的不断发展和PLC的广泛应用，已经使我们的生活离不开它了。

PLC它以自己的独特的优点征服了我们。

在机械越来越受重视的21世纪，随着产品类型的不断增加及产品要求的不断提高，机械的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情。

在这样的情况下要实现机械网络系统是有其必然性的。

如果能做出一个完善的机械网络系统就能把人工的工作量减少很多。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个项目开发过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。

虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。

最后终于做完了，有种如释重负的感觉。

此外，还得出一个结论：

知识必须通过应用才能实现其价值！

有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

这次设计是在学习过程的最后阶段采用的一种总结性的实践环节。

通过这次设计，能使我综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的训练。

在这次的设计中虽然时间紧迫但我学会了很多，也感到自身知识的贫乏，希望在日后的努力中能做出更完善的系统来。

参考文献

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［2］汪志锋·可编程控制器原理与应用[M]·西安电子科技大学出版社·2004

［3］王炳实·机床电气控制[M]·机械工艺出版社·2007

［4］许发樾·压铸模设计应用实例·机械工艺出版社·2005

［5］张训文·机电一体化系统设计与应用[M]·北京理工大学出版社·2006

［6］黄坚·自动控制原理与应用·高等教育出版社·2005

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化学工业出版社 2002年1月

［8］黄净.电器及PLC控制技术 [M] .北京：

机械工业出版社 2002年6月

［9］邹金慧.可编程控制器及其系统[M]. 重庆：

重庆大学粗版社 2002年11月

［10］张万忠孙晋.可编程控制器入门与应用实例[J].北京：

中国电力出版社2005年7

月