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汽车发动机机加工设备控制系统设计(全套图纸+论文)

时间:2009-4-30来源:http://myeducs.cn 作者: 网学

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1    绪论………………………………………………………………………………………… 1

1.1        国内外基于PLC的机加工控制系统技术现状发展动态和发展趋势………………………………………………………………………………………… 1

1.2        本课题的选题背景、意义主要内容………………………………………………… 3

2    机加工控制对象概述…………………………………………………………  4

2. 1  机加工控制对象的用途 ……………………………………………………… 4

2. 2  机加工控制对象的工作原理 ………………………………………………… 5

3    基于PLC的机加工控制系统总体方案论证 ……………………………….   9

  3.1  机加工设备对PLC控制系统的设计要求……………………………………  9

3.2  总体控制方案论证……………………………………………………………  10

4    控制系统硬件设计及实现 …………………………………………………   12

  4.1  电动机电器控制线路设计……………………………………………………  12

  4.2  PLC控制系统输入元件的配置与统计………………………………………… 15

4.3  PLC控制系统输出元件的配置与统计………………………………………… 16

4.4  PLC机型的选择………………………………………………………………… 18

4.5  PLC I/O元件分配……………………………………………………………… 20

4.6  PLC I/0接线图的绘制………………………………………………………… 22

5          控制系统软件设计及实现……………………………………………………  23

5. 1  PLC程序的组成及各部分程序的作用………………………………………  23

5. 2  程序设计………………………………………………………………………  24

6    机床对刀仪设计………………………………………………………………  33

6. 1  设计背景………………………………………………………………………  33

6. 2  对刀仪结构设计………………………………………………………………  34

6. 3  对刀仪器工作原理……………………………………………………………  34

  结论 …………………………………………………………………………………  36

  参考文献……………………………………………………………………………… 37

致谢 …………………………………………………………………………………  38

附录A ………………………………………………………………………………  39

附录B ………………………………………………………………………………  42

 

 

绪论

1.l  国内外基于PLC的机加工控制系统技术现状、发展动态和发展趋势

1.1.1  基于PLC的机加工控制系统的技术现状及存在问题

    目前,基于PLC的机加工控制系统主要有以单片机为核心组成的控制系统和

以可编程序控制器(PLC)为核心组成的控制系统两种。而由继电接触器组成的控

制系统因其技术性能指标较差,早己在机加工控制对象上停止使用了。

    单片机控制系统的特点是成本低,程序可更改。但它需要设计和制作输入、输出接口电路、人机界面和印刷电路板,设计制作工作量大,周期长。且单片机控制系统抗扰能力较差,给调试和操作带来便。

    可编程控制器(PLC)是在电子技术、计算机技术等基础上发展起来的一种先

进的自动控制设备。它具有可靠性高,抗扰能力强,编程简单,设计周期短,安

装、接线、调试工作量小,使用维护方便,具有很高的灵活性、适应性及很强的

信息处理能力和多功能、体积小、重量轻的优点。

    因此,PLC控制系统具有继电器控制系统和单片机控制系统无法比拟的优点,它的综合技术性能最好,因而它已成为包括机加工控制对象在内的绝大多数机械设备首选的控制系统。

    目前,虽然机加工控制对象已普遍采用PLC控制。但由于每个企业的机加工控制对象的工艺流程都不尽相同,无法为其从市场上买到一个完全符合本厂工艺流程要求的PLC控制系统。所以,必须依靠各企业自己的技术力量开发研制出符合自身要求的PLC控制系统。

    从本课题机加工控制对象的工艺流程来看,其控制系统属于顺序控制系统。如何使控制系统满足机加工控制对象的工艺流程要求、故障保护要求、信号显示要求等,是本课题所必须解决问题。此外,本课题所研制的控制系统还应力图做到稳定、可靠、技术性能指标先进、操作灵活方便。

1.1.2  机加工控制技术的发展动态和发展趋势

    近年来,己出现了具有人性化的人机交换界面触摸屏,这样,一方面通过触摸屏中的模拟动画显示,可以更方便地、详细地知道机加工控制对象的每道加工工序的全过程。另一方面只要用手指轻松地触摸一下触摸屏中的某个按钮,就可以向控制对象发出一道控制指令。并且工程技术人员也不需再为控制系统设计、加工、安装、接线、调试操作面板了。以后在进行技术改造时也不需要重装操作面板,只要对触摸屏中的模拟动画程序进行修改即可。这样就可大大减少用于操作面板的设计、制作、改造所花费的资金、时间和精力。因此,在控制系统中用触摸屏来作为人机交换界面将是基于PLC的机加工控制系统的一个发展趋势。

此外,目前的PLC都是硬件的,其缺点是价格高,其产品一旦出厂,其功能就被完全固定下来了,即它的功能不具备扩充性,当需要对控制系统的功能进行扩充时,则控制系统中原有的硬PLC将很有可能不再适用,因此不得不予以报废,而去重新购置一台新的功能更强大的PLC。这样,就造成了很大的浪费,增大了控制系统升级、改造所需的费用,并且还要为其重新安装、接线,这又势必会增大升级、改造所需的时间和精力。如果能通过软件的方式,在电脑中虚拟出一个软PLC来,使得虚拟的软PLC具备除输入\输出接口功能以外的硬PLC的全部功能,那么控制系统的开发研制和升级、改造所需的费用、时间和精力都将大大减少。

现在,各厂家的PLC编程语言都是各自为政,各搞一套,不同厂一家的编程语言不具有通用性。这不仅增大了各厂家开发PLC编程语言的费用和精力,而且给用户使用这样的编程语言带来了很大的麻烦。用户每购置一种新厂家的PLC设备,就要从头学习一遍该厂家的编程语言,这就增加了用户学习新语言的培训费和时间、精力。由于编程语言不具有通用性,因此,为某一厂家生产的PLC所编写的应用程序,就不能在另一厂家生产的PLC上使用。如果各PLC厂家能够相互协商,开发出一种统一的编程语言,那将不仅可极大地减少各厂家开发编程语言的费用和精力,而且可减少用户学习多种编程语言所需的培训费和时间精力,且给用户使用各厂家生产的PLC带来很大的方便。

    其次,各厂家的PLC硬件也不是按照一个统一的标准研制出来的,这样在用PLC组网时,不同厂家的PLC之间就无法交换信息,即使能够相互交换信息也要为此做出很大的投资,不便于甚至无法对分散在各处的PLC进行集中管理和协调运行,从而无法形成大规模的自动化控制系统,因此各厂家按照同一标准生产PLC。使各厂家的PLC产品具有通用性,将是今后需要努力解决的又一重要课题。

近年来,通过网络将计算机和PLC组成一个集散控制系统,以对各个PLC进行集中管理,对各个生产过程进行分散控制。这种控制方式便于形成统一的,协调一致的大规模自动化生产的管理、调度和监控系统,己显示出无比的优越性,因此,是自动化技术的一个发展方向。

1.2  本课题的选题背景、意义主要内容

1.2.1  本课题的选题背景及意义

    目前,机加工控制对象己成为国内外机械行业中的一种重要的自动化生产设备。其控制系统技术性能的优劣对机加工控制对象技术性能的充分发挥,以及生产效率和加工质量的提高具有很大的影响。因此,如何设计开发一个工作可靠、技术先进、操作方便、性能优良、价格低廉的基于PLC的机加工控制系统,己成为机加工控制对象用户和设计开发人员共同关心的问题。

1.2.2  本课题的主要内容

    本文的结构安排和主要内容如下:

    第1章主要对基于PLC的机加工控制系统的技术现状,存在问题,发展动态

和发展趋势进行了综述,介绍了本课题的选题背景、意义和主要研究内容。

第2章对机加工控制对象的用途,机加工控制对象的基本结构,及其机械工作原理和液压传动系统工作原理进行了分析。

第3章简述了机加工控制对象在工作方式选择,调整控制,自动控制,信号显示,故障报警和特殊环节等方面对PLC控制系统提出的要求。在此基础上,作者将基于PLC的机加工控制系统总体设计方案分为即电机传动控制和液压传动控制两个部分,并对这两个部分的控制方案的确定进行了论证。

    第4章叙述了基于PLC的机加工控制系统中的电机传动电器控制线路的设计过程,以及电机和液压传动PLC控制系统的硬件设计过程。在电机传动电器控制线路的设计部分,简述了电动机主电路及其控制电路的设计过程,给出了这两个电路的电器元件的选择结果。在电机和液压传动PLC控制系统的硬件设计部分,叙述了PLC及其I/0元件的选择要求和选择计算过程,以及PLCI/0接线图的设计要求,给出了PLC及其I/0元件的选择结果和PLC I/0接线图。

    第5章首先阐述了基于PLC的机加工控制系统的用户程序的总体结构的设计思想,给出了用户程序的总体结构方案,接着按照机加工设备的动作循环图详细列出了设备动作循环表,并给出了上述所有程序的梯形图和指令清单。在自动控制程序的设计部分,对互锁程序具体方法作了说明。最后对基于PLC的机加工控制系统的用户程序的特点作了总结。

    第6章 介绍了刀具加工的示意过程,给出了对刀仪的详细设计。

最后,作者对本课题的设计工作做了总结。

2  机加工控制对象概述

2.1  机加工控制对象的用途

本机床用于钻、铰491Q汽缸体定位销2--φ14H8孔,如附图C.1所示。按启动按钮,油泵电机工作,装入工件后再按夹紧(回转、向前)按钮,机床按循环示意图A.1进入自动循环,本机床有两种工作状态即手动调整和全机自动,在按钮台上设有予选开关,开关置于调整位置,操纵各按钮进行单个动作调整,开关置于自动位置,按夹紧(回转、向前)按钮,机床按自动循环进行工作。机床开始工作前必须进行空运转,先按启动按钮,使油泵电机运转35分钟,把予选开关置于调整位置,操纵按钮进行单个动作试跑一次。然后再把予选开关置于自动位置,跑几次空转自动循环。一切正常后开 


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