毕业设计论文热成型机控制系统设计模板Word文档下载推荐.docx
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热成型机;
工艺流程;
可编程控制器;
运动控制;
触摸屏
TheControlSystemoftheThermoformingMachineDesign
Abstract
Inthisthesis,ItaketheprojectofdevelopingthecontrolsystemofZXSJ
AutomaticVacuumPlastic-absorbingMachineforShantouMingfaMechanicalCo.,Ltdasbackground,discussthecourseofsystem’sdesignandrealizationinanrngineeringviewandemphasizethetwocharactersofthissystem:
IntelligenceandHuman.
ThisdesignisbaseonthestudyoftheThermoformingMachine’sMovement-controlTechnology.ZXSJautomaticvacuumplastic-absorbingmachineachievedthesefunctionshereasfollows:
programcontrolforplastic-absorbingmovement,digitalparameter,humantouchscreeninterface,bymeansofintroducedsomeadvancedcontrolinstrumentsandskillsintosystem,suchasPLC,LocationcontrolModule,Sensor,touchscreenandsoon.ItmeansthatthecontrolperformanceofZXSJplastic-absorbingmachinehasincreasedalotandachievedtheadvancedlevel.ThedesignincludingtheHardwaredesignsuchasPLC,Functionmodule,touchsrceen,Circuitdesignandinstallation,simulation;
Thesoftwaredesignwasmadeupofprogramdisignandinterfacedesign.
ThedisignofthecontrolsystemhasfullfilledtherequirementsofZXSJautomaticvacuumplastic-absorbingmachine.Thehardwaredesignissimple,practical.Moreover,thesystemhasfrendlyeasy-to-useinterfaceandadvancedcontroltechnology.Asaresult,itcanapplytoordinaryusersandaccordwiththeprincipleofhumandesign.
Keywords:
ThermoformingMachine;
Movementtechnology;
PLC;
Movementcontrol;
Touchscreen
1.绪论
1.1本课题研究的目的、意义及国内外研究概况
全自动真空吸塑成型机(又叫热塑成型机)是利用真空吸力,将加热塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等热塑性塑料卷材吸制成各种形状的高级包装装璜盒、框等产品。
其应用极其广泛,主要包括玩具、五金、食品、电子、药品等的包装。
[1]由于我国正处于经济飞速发展的阶段,自动吸塑机在我国有着巨大的市场空间。
[2]工业发达国家的热成型机技术成熟,自动化程度高,但在热成型生产工艺及控制方案上仍存在一些问题。
相比之下,我国经过多年的努力,全国各地已经发展了不少自动吸塑机生产厂商,如上海久罗机电设备有限公司、深圳市恒隆机械设备有限公司、深圳市恒隆基机械设备有限公司等。
但其大多在引进国外技术上基础上对吸塑机的机械系统或控制系统做某方面的改良,并没有革命性的突破,吸塑机的整体性能和质量跟国外技术水平仍有一定的差距,不能满足社会高效率、低成本的发展需求。
目前国内市场上流通的吸塑机功能和性能各异,主要以气动装置为主动力源,其拉片、送片采用电动、减速器,时间继电器,中间继电器,行程开关等电器组成全自动控制系统。
这样的系统存在两大方面的不足:
1)整体运行速度和控制精度不高,相比气动驱动方式,采用电动驱动可以大大提高各运动部件的运动速度和控制精度;
2)整机柔性不理想,由三相异步电动机和减速器、行程开关等构成的控制系统不能根据工艺参数和控制参数的改变来作出灵活、精确的调整,不利于改进生产工艺、提高产品质量。
本设计从吸塑工艺要求出发,结合厂方在全自动真空吸塑机机械结构上的改进,采用已经相当成熟的PLC技术、伺服技术、传感技术、人机界面等手段完成全自动真空吸塑机的开发,提高其生产效率、生产质量及整机的稳定性,也可以增加系统的柔性。
同时,本系统中采用的技术和理论将有助于:
1)提高热成型机的自动化生产程度,满足社会发展的需求;
2)提高国产热成型机的档次和控制水平,增加其技术附加值;
3)完善和发展热成型机控制理论,改进热成型生产工艺,改善热成型机的功能和性能。
1.2主要研究内容及研究方法
1.2.1主要研究内容
在实际生产中,吸塑机被大量用于各种塑料产品的生产制造过程中,全自动真空吸塑机由于其生产效率高,生产成本低,应经成为了应用最广泛的生产设备。
因此在原有的基础上研究先进的运动自动控制技术,大力提高真空吸塑机的控制水平,对于提高塑料产品的质量和生产效率有着重要意义。
本设计的主要工作是针对ZXSJ型全自动真空吸塑机设计一套可靠的智能控制系统,对其各机构的运动进行自动控制,并结合实验室的具体条件进行仿真实验,检验设计的成效。
整个系统设计的研究内容包括以下方面:
(1)热成型机动作控制工艺的研究。
对整台全自动真空吸塑机的机构运动进行准确可靠的控制,首先必须了解自动吸塑机的工作过程及工艺要求。
在厂方提供的资料基础上,通过多次到工厂现场参观吸塑机成品,与工厂的技术人员讨论吸塑机的工作原理和设计思想,详细了解其工作过程,总结其中的细节问题。
并在此基础上总结出每一动作执行时,各机构的动作顺序,将其用流程图的形式表达出来,为实现全自动真空吸塑机的控制做必要的准备。
全自动真空吸塑机的运动控制主要包括吸塑机各种开关、按钮功能的实现及有效控制。
[2]
(2)热成型机运动机构的同步与顺序运转问题的研究。
现在市场上大多数的吸塑机采用的是继电器控制,这必须考虑电气与机械结构的同步性问题。
很可能会出现控制精度不准确的情况,也造成了在某些位置无法判断机械部件的确切位置或者导致机构的误动作,影响了生产效率的提高。
本设计采用可编程控制器作为控制核心,采用伺服驱动器解决拉片等机构的定位问题。
(3)热成型机的PLC控制方法的实现。
在完善上述设计的基础上,可利用实验室现有的条件如PLC、触摸屏、电源模块、指示灯等搭建了一个简单的控制系统进行仿真实验,以验证设计的成效。
该系统通过人性化的触摸屏界面对系统的运行进行监控和操作,如进行工艺参数的修改、系统的调试等。
1.2.2研究方法、手段
本设计的研究主要是在总结个人在大学四年所学的关于自动控制的理论、PLC编程知识及项目实践经验的基础上,查阅各类文献并结合在工厂现场所学习的热成型机的设计理念,分析真空吸塑成型工艺的原理、特点与相关因素,深入了解热成型机的工作过程,为热成型机动作控制工艺的研究提供理论基础并确定设计方案。
在总体设计方案的框架下,逐步完善各功能模块的设计,并利用触摸屏开发软件设计一个人机交互界面,利用触摸屏等硬件设备结合仿真软件进行设计、调试,整合热成型机的整机控制系统,确保系统使用简单,性能稳定。
整个系统主要由触摸屏、西门子PLCS7-200CPU模块、位控制模块、电子放大器、电源模块、安川伺服电动机、安川伺服驱动器、指示灯及各种开关、按钮、电磁阀构成。
由于实验室所能提供的硬件有限,本系统在安装调试时搭建控制系统模型的时候只能从简,演示部分功能。
但从设计的角度看,由于省略部分的设计原理和方法与最后实现的部分功能相同,所以这并不影响仿真验证对本设计理论的验证。
系统功能的实现方法主要是触摸屏与PLC进行通信,通过点击触摸屏完成系统的启动、调试、参数的更改、控制命令的输入等。
PLC驱动各伺服电机、单相异步电机和电磁阀等完成各机构的动作,并将系统的运行状态实时反馈到触摸屏界面上,以便操作人员监视热成型机的工作过程。
2.ZXSJ型吸塑机控制系统总体方案
2.1系统的需求分析
2.1.1功能需求
ZXSJ型全自动真空吸塑机是汕头市明发机械有限公司最新开发的一款升级换代产品,产品的定位属于中高档真空吸塑机,因此对控制系统的性能和功能提出了更高的要求。
其所需要实现的功能主要有以下方面:
(1)实现对吸塑机基本功能动作的可靠控制。
ZXSJ型真空吸塑机的基本动作包括送料、送片、下闸、开合模、拉伸、夹脚、真空、冲剪、堆叠、输送、收料、启动运行、手动停车和紧急停车等。
上述动作大部分是顺序控制的,是吸塑机实现吸塑功能的基本要求。
(2)运行保护功能。
吸塑机在工作过程中对各机构的动作协调度要求较高,为了避免在吸塑机的机械或者电气系统出现故障时,导致机构误动作损坏吸塑机,需要有一定的保护功能。
主要是动作的互锁、出现故障时自动停车等。
(3)全中文的人机交互界面。
保证操作人员可以直观简便地监视吸塑机的运行状况,查看报警信息,设定或修改各种参数等。
2.1.2性能需求
(1)可靠性。
系统是为工业产品设计的,其工作环境较为恶劣且需要持续不断地工作,因此对系统的可靠性要求较高。
(2)可操作性。
系统主要是面向基层的技术人员和一线技工,因此要求人机交互界面必须友好简洁,力求做到人性化操作。
并且要具备一定的容错及安全保护措施。
(3)可维护性。
系统应采用模块化设计,便于检修、维护。
(4)开放性。
便于厂方技术人员进行二次开发。
2.2系统控制方案的论证
控制系统的设计方案主要是根据系统的上述功能和性能要求提出来的,在设计可提出多个候选方案。
各个方案的主要差异体现在控制器、人机界面和吸塑机运动控制实现方法的不同。
在控制器核心的选择上有两
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