基于plc的压砖机控制系统设计.docx
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基于plc的压砖机控制系统设计
***职业技术学院
毕
业
论
文
题 目:
基于PLC的压砖机控制系统设计
作 者:
学 号:
院 、系:
机电工程学院
专业班级:
指导教师:
电气
2017年5
月20
日
基于PLC的压砖机控制系统设计
摘
要
在建筑物和其他结构的建筑中,砖是必不可少的原料,具有举足轻重的作用。
高
质量的砖不仅在硬度上较强,而且在整个制造过程中产生的污染物很少,对环境的影
响较低。
PLC可靠性高,控制能力强,系统程序能够随着功能参数变化灵活变化,利
用PLC以上特点能够使砖制造行业地准确度和生产效率都大大提高,基于PLC的全自
动压砖机具有生产质量高、生产规模大、生产效率高、系统稳定等诸多优点,另外,
PLC控制系统的有着较强的抗干扰能力,工作性能稳定,波动很小。
压砖机经过改变
振动频率的大小来控制砖产生的密度,通过变频器对振动频率进行控制。
本课题选用
三菱系列FXPLC作为核心控制器,采用西门子MM440变频器,一套完整的全自动压机系统设计。
关键词:
压砖机
控制系统PLC
变频器
DesignofpresscontrolsystembasedonPLC
Inbuildingsandotherstructuresofthebuilding,thebrickisessentialrawmaterials,withapivotalrole.High-qualitybrickisnotonlystronginhardness,butalsointheentiremanufacturingprocessgeneratedlittlepollutants,theimpactontheenvironmentislow.PLCreliability,controlability,thesystemprogramcanchangewiththeflexiblechangesinfunctionalparameters,theuseofPLCfeaturescanmakethebrickmanufacturingindustrytoimprovetheaccuracyandproductionefficiencyaregreatlyimproved,basedonPLCautomaticbrickmachinewithproductionqualityHighefficiency,highproductionefficiency,systemstabilityandmanyotheradvantages,inaddition,PLCcontrolsystemhasastronganti-interferenceability,stableperformance,fluctuationsaresmall.Theboringmachinecontrolsthedensityofthebrickbychangingthevibrationfrequencytocontrolthevibrationfrequencythroughthefrequencyconverter.ThistopicchoosestheMitsubishiseriesFXPLCasthecorecontroller,usestheSiemensMM440frequencychanger,acompleteautomaticpresssystemdesign.
Keywords:
Press,controlsystem,PLC,frequencyconverter;
目
录
摘
要............................................................................................................I
第一章
1.1
1.2
1.3
第二章
绪论...............................................................................................1
选题的目的和意义...........................................................................................1
国内外制砖机的生产发展趋势.......................................................................1
本章小结...........................................................................................................2
基于PLC控制的制砖机设计简介..............................................3
2.1基于PLC控制的制砖机的组成.........................................................................3
2.2基于PLC控制的制砖机的运行过程.................................................................3
2.3基于PLC控制的制砖机中传感器的选型.........................................................4
2.4基于PLC控制的制砖机中变频器.....................................................................5
2.4.1变频器的发展..........................................................................................5
2.4.2MM440变频器.........................................................................................6
2.4.3变频器的选型和设置..............................................................................6
2.5本章小结.............................................................................................................8
第三章
3.1
基于PLC控制的制砖机可编程控制系统的实现......................9
三菱系列PLC....................................................................................................9
3.1.1PLC的发展历程........................................................................................9
3.1.2FXPLC系统的基本组成及其优点...........................................................9
3.1.3FXPLC的接口模块..................................................................................11
3.1.4PLC的特点..............................................................................................13
3.1.5可编程控制器的控制过程....................................................................14
3.1.6PLC系统设计的基本步骤......................................................................15
3.2基于PLC控制的制砖机控制系统分析...........................................................17
3.2.1基于PLC控制的制砖机的控制要求及其流程图................................17
第四章
设计基自动控制制砖机控制系统.............................................20
4.1设计制砖机自动控制的硬件电路和软件电路...............................................20
I
4.1.1基于PLC控制的制砖机的硬件设计....................................................20
4.1.2基于PLC控制的制砖机的软件设计....................................................21
4.2本章小结...........................................................................................................23
第五章
用软件实现对系统的实时监控.................................................24
总
5.1车组态王6.53的简介.....................................................................................24
5.2创建组态王工程...............................................................................................25
5.3组态软件与PLC的通信设置...........................................................................27
5.4变量和数据的定义...........................................................................................27
5.5基于PLC控制的制砖机的组态编程...............................................................28
5.6基于PLC控制的制砖机的监控画面...............................................................29
5.7本章小结...........................................................................................................30
结.........................................................................................................31
参考文献.....................................................................................................32
致
谢.........................................................................................................33
附录A
基于PLC控制的制砖机控制系统编程程序..............................34
II
第一章
绪论
在建筑物和其他结构的建筑中,砖是必不可少的原料,具有举足轻重的作用。
随着现阶段城镇化趋势的显著增高,对城镇住房建设的需求也越来越大,高质量的砖不仅在硬度上较强,而且在整个制造过程中产生的污染物很少,对环境的影响较低。
PLC可靠性高,控制能力强,系统程序能够随着功能参数变化灵活变化,利用PLC以上特点能够使砖制造行业地准确度和生产效率都大大提高,基于PLC的全自动压砖机具有生产质量高、生产规模大、生产效率高、系统稳定等诸多优点,另外,PLC控制系统的有着较强的抗干扰能力,工作性能稳定,波动很小。
压砖机经过改变振动频率的大小来控制砖产生的密度,通过变频器对振动频率进行控制。
本课题选用三菱系列FXPLC作为核心控制器,采用西门子MM440变频器,一套完整的全自动压机系统设计。
1.1
选题的目的和意义
随着社会的不断进步,生产力的提高,人们生活质量也在不断提升,由于城镇化
的步伐加快,人们对城镇住房建设的需求也越来越大,对住房建设用砖的数量和质量都有更高的要求。
在以前由于技术的低下,自动化水平不高,大多采用人工半自动化运作机器制砖,这种制造方法不仅效率低下,产品质量不高外,由于工作条件的艰苦致使很多人不愿意从事此工作,造成了工人流失严重的现象,所以提升压砖机的自动化水平和技术水平成为了该领域迫切的需要,也具有重大的意义。
PLC可靠性高,控制能力强,系统程序能够随着功能参数变化灵活比变化。
利用PLC以上特点能够使砖制造行业地准确度和生产效率都大大提高,并且解放了很多人力,降低了生产成本,改善了行业现状。
本篇文章所研究的方向是利用PLC设计开发了一套实用性强的压砖机控制系统,该系统采用采用先进的FXPLC作为核心控制器,在多种软硬件的相互协作下最终要完成该系统的硬件设计、软件设计、控制流程设计,完成PLC功能表图、梯形图及指令表的设计,确定出该系统的工作方式,对系统做出仿真和调试等工作
0
1.2
国内外制砖机的生产发展趋势
压砖机作为当今建筑墙体制瓷生产领域的自动化产品,是行业生产中最重要的生
产装置。
型品加工工厂,压机一旦不能工作,会导致全生产线的停产,由此可知压砖机在生产中的重要性,是不可或缺的生产设备。
压砖机能够控制各个生产工部的工作顺序,还能对工部的温度、压力和时间进行设定和显示。
老式压砖机一般利用继电器控制运作,这种方式不仅内部结构繁琐、占用空间大、设备可靠性不高、准确度不高,而且制砖的效率和产品质量也较为低下,故障维修难度大等缺点。
由于PLC可靠性高,控制能力强,系统程序能够随着功能参数变化灵活比变化,利用PLC以上特点能够使砖制造行业地准确度和生产效率都大大提高,所以在现阶段的设备设计中,无论是国外制造的压砖机还是国内使用的设备都是利用PLC作为控制系统。
PLC的广泛使用致使几乎所有的电器生产厂商都在生产PLC,在多年的研发和生产中,PLC的性能也在不断提高,产品综合水平也越来越完善。
国内从上个世纪末开始在制砖行业采取装备化的生产模式,经过摸索研究和国内技术的进步,我国开始自主研发自动压砖机,自主研发加参照国外先进技术,我国在压砖机制造领域得到了巨大的进步。
1989年,山东陶机厂和华南理工大学合作开发的600型压砖机通过测试,短短几年之后,就开始了大规模机械化生产。
力泰公司在600型压机的基础上开展了系列化的制造,压机吨位也得到很大提高,直至现在,很多产品仍在市场上占据主要地位。
国内压机虽然取得了很大的进步,已经实现了计算机化设计,然而压机的吨位不大,个别大吨位设备的生产仍然不足。
和国外压砖机制造相比仍然落后很多,在结构、技术、系统、控制等诸多方面差距很大。
国内压砖机在线上能够安全可靠地生产运行,能够代替国外的相同等级的压砖机生产使用,现阶段国内压砖机已经具有设计、制造、生产任何结构任何吨位的能力和技术。
当代我国在压砖机的使用量上居世界首位,压砖机使用的规格型号也是最多的国家,是生产压和使用砖机地大国,同时我国也预期五年之内达到压砖机的生产强国行列。
压砖机的未来发展趋势是小的,大容量,智能化和高速度,因为PLC的各种性能上的优势,将成为设计界关注的焦点。
1
1.3
本章小结
通过以上的分析,大致了解了压砖机地发展现状和未来的发展趋势,了解了
PLC在制砖领域的重要作用和地位,把握了国内压砖机的应用现状和发展趋势,并且明确了在全自动化条件下压砖机所具有的优势。
2
第二章
基于PLC控制的制砖机设计简介
PLC控制系统通过一个限位开关,压力传感器,PLC控制器,变频器等部分组成,由PLC组件执行控制,通过组态软件监控。
2.1基于PLC控制的制砖机的组成
该控制系统包括:
10个光电开关作为每个动作的开关是自导检测限,2转换器分别调节冲击频率与泵电机的速度,1压力传感器检测压模压力调整模具压力的大小,西门子协调各装置控制操作。
如图2.1所示。
油泵
压力传
感器
压头
限位开
关
图2.1
制砖机的组成
2.2基于PLC控制的制砖机的运行过程
(1)基于PLC的制砖机控制系统的简易原理图
自动控制的制砖机系统是利用PLC把传感器采集的模拟量转换成数字信号,然后将数字信号与给定的值进行对比,通过程序中参数集中处理,输出对应的控制信号进行控制。
制砖机中的PLC通过里面压力传感器来计算压膜值并且与给定值进行比较,若果压膜的压力比设定的值大,那么降低变频器的频率,这样就减轻了压槽的压力大
3
[2]
小,由砖式冲击模振动的不同密度产生砖,变频器控制震动模振动频率的速度,如果模具压力值小于设定压力,PLC通过变频器提高油泵转速来达到增加压头压力的目的。
制砖机系统的简易工作原理如图所示。
图2.2
自动控制制砖机系统简易工作图
2.3基于PLC控制的制砖机中传感器的选型
传感技术在现代信息技术中的发挥着越来越重要的作用,它包括信息的收集、传输和处理技术。
在整个制砖机的控制系统中传感器发挥着至关重要的作用。
本设计中采用进口的高精度、高稳定性的BYP300型压力传感器。
(1)BYP300压力传感器工作原理
BYP300型压力传感器采用先进的扩散硅传感器,扩散硅传感器灵敏度非常高,有着高精度和载能力强的特点。
由于传感器和集成度高,体积小,安装方便,结构简单的放大器电路,所以应用广泛。
BYP300压力传感器使用特殊的压力敏感元件技术的扩散,将惠斯登电桥的组成,对压力的变化非常敏感,通过形成片的精密加工技术。
当压力作用于传感器,传感器感光片发生变形,改变和压力表电阻成正比关系,电阻的变化对应的电压和电流的变化。
直流电送入桥会产生4~20mA直流信号。
BYP300压力传感器的参数如表2.1所示:
表2.1BYP300压力传感器的性能参数
测量范围
精度等级
0-100Mpa
0.1
4
输出信号
防暴等级
防护等级
电源电压
最大过载
4-20mA
T5
IP65
24V
2-3倍
在本设计中,通过压力传感器把采集到的模拟量输入到PLC中,在PLC中通过比较做出相应动作,从而使变频器处于工作状态。
0-32000为工作的全过程,在全方位配置0-50mpa,在正常压砖机系统运行时间为45MPa,当压力超过45MPa,泵电机转速下降,组态中能实时监控压力的大小。
在编程时,AIW0的值为in2×45=28800,in2的值为32000/50=640。
模拟量输入如图2.2所示的程序:
图2.2
程序中模拟量的输入
2.4基于PLC控制的制砖机中变频器
在之前的很长一段时间,工业中应用最为广泛的是直流电动机。
由于技术的不成熟,在相当长的时间里,交流电动机一直应用不广泛,变频器的出现解决了这一问题。
2.4.1变频器的发展
在19世纪期间,直流电动机和交流电动机已经在工业中得到应用,已经成为动力机械的主要驱动装置。
但由于当时技术部成熟,在很长的一段时间里,工业上对各种机械设备所使用的调速系统仍然是直流调速系统。
由于变频器的直流电机的存在,使
5
维修费用十分有吸引力,和电机的最大速度和单位能力无法提高。
因此,人们对交流电机的速度控制系统取代直流电机。
之后,人们开始大量研究交流调速系统,交流调速系统得到了很快的发展。
20世纪初期,调节转速的交流电动机在特种工业中得到迅速发展。
多功能,变频器的小型化,网络化和无污染的发展,变频器在交流调速系统性能优越,已广泛应用于各行业。
变频器的缺点主要有变频器在输出电流和电压时产生的谐波对电机及电网产生了一定的影响。
在变频器使用中,变频器电能损耗也要考虑在内。
2.4.2MM440变频器
在此制砖机控制系统中使用的变频器的型号为MM440,MM440变频器是用来控制三相交流电动机调速的变频器。
MM440变频器的主要特点:
(1)易于安装,调试
(2)牢固的EMC设计
(3)简便的电缆连接
(4)响应速度
(5)参数及其数值设置方便
(6)具有矢量控制功能
(7)变频加速/减速的斜坡特性能够调节,也能调节起开始和结束段的平滑圆弧。
2.4.3变频器的选型和设置
本设计选用恒定转矩控制方式,MM440变频器的技术参数范围为:
可切换高电平/低电平有效,数字量输入和模拟量输入分别为6个和2个,可编程。
功率因数为0.98的固定频率和跳转频率分别为15个和8个。
变频器要实现三段固定频率控制,需要3个数字输入端口。
三段固定频率控制接线图如图2.3所示。
6
+24V
s1
s2
s3
s4
图2.3
M
3~
三段固定频率控制接线图
(1)可以由p0703数字输入端口“7”控制,当电机启动和停止控制。
(2)实现3段固定频率功能要用到数字输入端
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