基于PLC的曲軸感應(yīng)加熱裝置控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

基于plc的曲軸感應(yīng)加熱裝置控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要本設(shè)計通過觸摸屏與plc的結(jié)合實現(xiàn)對曲軸感應(yīng)加熱的控制，在設(shè)計的觸摸屏上設(shè)置相應(yīng)的操作按鈕，這些操作按鈕的存儲器地址與plc的地址相對應(yīng)6，觸摸屏接收到操作指令后，通過rs232通信電纜可以將操作信號傳送給plc，plc接收到正確的操作指令后，將操作信號傳送到對應(yīng)的操作設(shè)備，即可實現(xiàn)觸摸屏對曲軸的移動、旋轉(zhuǎn)、加熱、間隙、冷卻等淬火工序的控制，完成曲軸感應(yīng)淬火的特殊工藝的智能化監(jiān)控，替代了復(fù)雜而繁瑣的現(xiàn)場操作， 為曲軸感應(yīng)淬火提供全自動控制。觸摸屏與plc的結(jié)合不僅實現(xiàn)了對曲軸感應(yīng)加熱設(shè)備的自動控制，還可以對曲軸整個淬火過程進(jìn)行智能化監(jiān)控，便于查找操作過程中出現(xiàn)的故障。觸摸屏的自動化、智能化，plc的強(qiáng)大的內(nèi)存功能，二者的結(jié)合提高了曲軸的淬火質(zhì)量，極大的增加了加熱裝置的應(yīng)用性，提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：曲軸，感應(yīng)加熱，淬火，plc，觸摸屏 the control system design of crankshaft induction heating device based on plcabstractthis design through the combination of touch screen and plc control system for the crankshaft induction heating, set up the corresponding action button in the design of touch screen, because the memory address of the action buttons correspond to the address of the plc and touch screen to receive instructions, through rs232 communication cable operation signals to plc, plc receives the correct operation instruction, the operation signal to the corresponding equipment operation, touch screen for the movement of the crankshaft can be realized, rotating, cooling, heating, clearance control of quenching process, such as complete induction hardening crankshaft special process of intelligent monitoring, replace the scene of the complicated and tedious operation, provide full automatic control for the induction hardening crankshaft.the combination of touch screen and plc not only realized the automatic control of the crankshaft induction heating equipment, can also to the whole crankshaft quenching process in intelligent monitoring, easy for operation in the process of failures.the automatic and intelligent touch screen, plc powerful memory function, improve the quenching quality of the crankshaft, the combination of both greatly increased the applicability of heating device, improve the production efficiency.key words: crankshaft，induction heating，quenching，delta plc，screen editor5目錄前 言1第1章 概述31.1 曲軸的簡介31.2 感應(yīng)加熱簡介31.2.1 感應(yīng)加熱分類31.2.2 感應(yīng)加熱基本原理4第2章 曲軸感應(yīng)加熱52.1 曲軸感應(yīng)淬火工藝52.1.1 曲軸感應(yīng)淬火基本原理52.1.2 淬火工藝流程52.2 曲軸感應(yīng)淬火裝置設(shè)計方案62.2.1 方案介紹62.2.2 方案分析7第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與選型93.1 系統(tǒng)總體框圖93.2 plc簡介103.2.1 plc的種類及特點103.2.2 plc選型113.3 plc資源分配113.3.1 plc的i/o分配表123.3.2 plc的i/o分配圖133.3.3 測控點分析143.4 臺達(dá)hmi觸摸屏153.4.1 hmi產(chǎn)品組成及原理153.4.2 hmi的選型163.5 變頻器的選型17第4章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計184.1 hmi畫面設(shè)計184.1.1 登陸畫面設(shè)計184.1.2 主畫面設(shè)計194.1.3 配方的設(shè)計與管理204.1.4 電源參數(shù)設(shè)定畫面設(shè)計214.1.5 溫度參數(shù)設(shè)定畫面設(shè)計224.1.6 操作界面設(shè)計234.1.7 系統(tǒng)模擬畫面設(shè)計244.1.8 報警顯示畫面設(shè)計254.1.9 系統(tǒng)目錄畫面設(shè)計264.2 plc程序控制器264.2.1 程序流程264.2.2 plc程序設(shè)計27第5章 程序調(diào)試及模擬315.1 hmi模擬調(diào)試315.1.1 登錄畫面和主畫面的模擬315.1.2 參數(shù)設(shè)置畫面模擬325.1.3 操作畫面模擬345.1.4 淬火畫面模擬355.2 plc調(diào)試35結(jié) 論42謝 辭43參考文獻(xiàn)44附 錄45外文資料翻譯49前 言隨著社會的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，對很多工件尤其是齒輪類、軸類質(zhì)量的要求越來越苛刻，這些零件在各類機(jī)械設(shè)備中起著非常重要的作用，這就要求我們對生產(chǎn)技術(shù)的要求也越來越高。很多大型機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)都會用到plc對其生產(chǎn)進(jìn)行控制，但是現(xiàn)場操作設(shè)備的復(fù)雜，增加了操作人員的負(fù)擔(dān)，不僅需要他們在現(xiàn)場對其操作，而且還需要掌握很多的操作方式，這樣即增加了誤操作的概率，使設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障，也對于操作人員的安全也是一種威脅，特別是在加工不同工件時，需要對plc中的程序加以更改來適應(yīng)不同工件的工藝要求，這樣就使工作人員花費更多的腦力和體力勞動，比如編程，當(dāng)工藝參數(shù)稍微有些差錯就會造成工件的報廢，甚至導(dǎo)致多個工件達(dá)不到生產(chǎn)要求而產(chǎn)生不必要的浪費，對于生產(chǎn)效率的提高就產(chǎn)生了一種阻礙，當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題時也不容易查找問題所在，這就需要我們來設(shè)計出一種新型的感應(yīng)加熱技術(shù)。目前國內(nèi)外對于通用感應(yīng)加熱淬火的研究都在朝著柔性化發(fā)展，即一臺加熱設(shè)備可以完成多種工件的不同工藝參數(shù)的淬火加工， 國外已經(jīng)生產(chǎn)處很多先進(jìn)的淬火機(jī)床，幾乎全是自動化操作19，優(yōu)先的科學(xué)技術(shù)，先進(jìn)的熱處理技術(shù)，我國的熱處理生產(chǎn)技術(shù)仍很落后生產(chǎn)設(shè)備與世界先進(jìn)水平有一定的差距，我國研究的通用淬火機(jī)床方面，大力發(fā)展感應(yīng)熱處理，感應(yīng)熱處理是一種清潔、高效、環(huán)保、低能耗的熱處理方式，是用感應(yīng)電流使工件局部加熱的表面熱處理工藝，它體現(xiàn)著今熱處理行業(yè)的發(fā)展趨勢。然而為了增加生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，更好的完成淬火流程，人們試著通過觸摸屏來完成人機(jī)互換，利用觸摸屏與plc的結(jié)合來完成曲軸感應(yīng)加熱生產(chǎn)的控制，在觸摸屏上設(shè)置相應(yīng)的擦操作按鈕，與plc相連接，實現(xiàn)對操作設(shè)備的自動控制，這樣可以減少plc控制設(shè)備的面板按鈕和其他部件的操作。在觸摸屏界面上可以選擇生產(chǎn)的工件型號，對生產(chǎn)過程中的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，將寫好的plc程序下載到plc程序控制器20，利用觸摸屏的讀取存儲器地址與plc內(nèi)部寄存器地址相對應(yīng)，可以實現(xiàn)觸摸屏就可以控制生產(chǎn)操作過程。在觸摸屏面控制面板上還可以設(shè)置一些非常便利有用的功能，比如：登陸界面設(shè)置一些權(quán)限，防止非專業(yè)操作人員的誤操作而發(fā)生生產(chǎn)事故；報警功能，系統(tǒng)自動檢測設(shè)備運行中產(chǎn)生的故障，并在運行不正常的時候通過報警通知操作人員排查故障，降低損失，淬火監(jiān)控畫面顯示等功能。在這次設(shè)計中，我需要做的就是采用plc和觸摸屏實現(xiàn)曲軸感應(yīng)加熱裝置工藝過程的控制18。設(shè)計出合適的觸摸屏和編寫好正確的plc程序，將二者之間通過rs232通訊電纜進(jìn)行連接，然后進(jìn)行模擬，通過查閱資料和向老師請教，解決設(shè)計過程中遇到的問題，使設(shè)計能夠順利的完成。 第1章 概述1.1 曲軸的簡介曲軸是是發(fā)動機(jī)上的一個重要的機(jī)件，是飛機(jī)引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下運動變成循環(huán)運動。其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的旋轉(zhuǎn)可以帶動發(fā)動機(jī)的啟動，也可以帶動各種機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)和工作。曲軸的構(gòu)造如圖1-1所示，正由于曲軸在發(fā)動機(jī)的重要作用和特殊的工作環(huán)境，決定了其制造工藝和制造設(shè)備的特殊性。工件的熱處理和淬火過程對于曲軸的整體性能起著相當(dāng)重要的作用。由于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展十分迅速，對質(zhì)量的要求也越來越高，傳統(tǒng)的工藝面臨著新的挑戰(zhàn)，采用感應(yīng)加熱的方式對曲軸進(jìn)行加熱適合社會發(fā)展的需求。圖1-1 曲軸的構(gòu)造1.2 感應(yīng)加熱簡介1.2.1 感應(yīng)加熱分類根據(jù)交變電流的頻率高低的不同，感應(yīng)加熱表面淬火的加熱方式有高頻感應(yīng)加熱、中頻感應(yīng)加熱、工頻感應(yīng)加熱，其加熱的頻率如下介紹：1高頻感應(yīng)加熱電流頻率選擇范圍25300千赫，加熱層極薄，僅約為0.15毫米，淬硬層深度為0.52.0毫米，可用于齒輪、汽缸套、凸輪、軸等零件的表面淬火。2中頻感應(yīng)加熱電流的頻率范圍25008000千赫，淬硬層深度210毫米, 加熱層深度為28毫米，多用于大模數(shù)齒輪、直徑較大的軸類和冷軋輥等工件的表面淬火3工頻感應(yīng)加熱電流頻率為50赫茲，淬硬層深度可達(dá)1015毫米，適用于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋軸，火車車輪的表面淬火。1.2.2 感應(yīng)加熱基本原理 電流周圍存在有磁場，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時，在導(dǎo)體周圍就會產(chǎn)生磁場。又因為變化著的電流產(chǎn)生變化的磁場，當(dāng)向感應(yīng)加熱器線圈中加入變化的電流時，在線圈內(nèi)部和周圍就產(chǎn)生一個變化的磁場。在感應(yīng)加熱時，零件就會做切割磁感線運動，根據(jù)電法拉第電磁感應(yīng)原理，變化著的磁場就會產(chǎn)生變化的電場，在閉合的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電動勢在零件表面形成一個閉合的電流回路，這種電流稱為渦流1。渦流在加工器件內(nèi)部產(chǎn)生熱量，給工件進(jìn)行加熱。一般將工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是由輸入中頻或者高頻的交流電組成的空心銅管。產(chǎn)生出的交變磁場在工件內(nèi)部產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件內(nèi)部的分布是不均勻的，工件表層電流密度很高，向內(nèi)逐漸減小，這種現(xiàn)象成為集膚效應(yīng)2。工件表層高密度電流的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡韺拥臏囟壬?，即實現(xiàn)表面加熱。電流頻率越高，工件表層與內(nèi)部的電流密度差則越大，加熱層越薄。在加熱層溫度超過鋼的臨界點溫度后迅速冷卻，即可實現(xiàn)表面淬火。第2章 曲軸感應(yīng)加熱2.1 曲軸感應(yīng)淬火工藝2.1.1 曲軸感應(yīng)淬火基本原理曲軸感應(yīng)加熱淬火原理圖如圖2-1所示，將曲軸放入感應(yīng)線圈內(nèi),當(dāng)感應(yīng)線圈中通入一定頻率的交流電時，在線圈周圍即產(chǎn)生交變的磁場。交變磁場的電磁感應(yīng)作用使工件內(nèi)產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流渦流。這種感應(yīng)電流在曲軸表面上的分布是不均勻的，曲軸表層的電流密度很高，由外向內(nèi)逐漸減?。ㄑ毓ぜ孛娴碾娏髅芏确植迹@種現(xiàn)象成為集膚效應(yīng)3。工件表層高密度電流的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使表層的溫度升高，即實現(xiàn)表面加熱。電流頻率越高，工件表層與內(nèi)部的電流密度差則越大，加熱層越薄。在加熱層溫度超過鋼的臨界點溫度后迅速冷卻，即可實現(xiàn)表面淬火。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到相變溫度時，立即噴水或者浸水冷卻，實現(xiàn)曲軸表面淬火。圖2-1 感應(yīng)加熱表面淬火原理圖2.1.2 淬火工藝流程曲軸的感應(yīng)淬火生產(chǎn)線主要分成加熱區(qū)、噴液區(qū)和冷卻區(qū)3個部分，這三個部分分別受伺服電動機(jī)，移動電動機(jī)，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)控制。感應(yīng)淬火工藝流程如下：1檢測開關(guān)檢測是否有工件進(jìn)入，當(dāng)有工件進(jìn)入時伺服電動機(jī)啟動，帶動機(jī)械臂向上移動，上升到一定位置，觸碰到限位開關(guān)，上升停止，移動電動機(jī)啟動，滑行臺帶動曲軸前進(jìn)。2滑行臺前進(jìn)到一定位置，將曲軸送入到加熱位置，觸碰到限位開關(guān)，前進(jìn)停止，同時旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動。3旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，加熱淬火，延時一定時間，這樣保證邊旋轉(zhuǎn)邊加熱淬火，使受熱均勻，提高曲軸的淬火質(zhì)量。4加熱時間到后，伺服電動機(jī)啟動，帶動曲軸上升，上升到一定位置，延時一段時間，進(jìn)行淬火冷卻。5冷卻完畢之后，移動電機(jī)啟動，帶動曲軸回到原來位置。6淬火完成，整個淬火過程在觸摸屏上可以顯示和控制。2.2 曲軸感應(yīng)淬火裝置設(shè)計方案2.2.1 方案介紹 淬火裝置的數(shù)控系統(tǒng)的方案有很多：有以plc為核心的數(shù)控系統(tǒng)，還有以單片機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，以及以計算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，以plc為核心的數(shù)控系統(tǒng)比較可靠，與hmi結(jié)合，更容易實現(xiàn)智能化和自動化，所以本設(shè)計的數(shù)控系統(tǒng)有hmi和plc構(gòu)成4。 本設(shè)計采用hmi和plc實現(xiàn)對曲軸感應(yīng)加熱裝置的控制，圖2-2所示為數(shù)控系統(tǒng)控制框圖，gp477r為帶觸摸屏的顯示操作終端，用于系統(tǒng)參數(shù)、淬火過程工藝參數(shù)顯示和輸入；fx2n-128mr為三菱plc，用于機(jī)床開關(guān)量輸入輸出控制、加熱噴液定時控制等；fx2n-2ad用于加熱電源實際輸出電壓和電流檢測輸入；fx2n-2da用于工件轉(zhuǎn)速和加熱電源輸出電壓控制輸出；fx2n-20gm用于工件或變壓器等升降定位控制。圖2-2 數(shù)控系統(tǒng)框圖圖2-3為本設(shè)計的原理圖，gp477r為帶觸摸屏的顯示操作終端，用于系統(tǒng)參數(shù)、淬火過程工藝參數(shù)顯示和輸入，將需要執(zhí)行的操作指令傳送給plc，plc接收到指令號，再將控制信號傳送給感應(yīng)淬火裝置，發(fā)生要執(zhí)行的動作，工作現(xiàn)場再將傳感信號經(jīng)plc反饋給觸摸屏，起到對淬火過程進(jìn)行監(jiān)控的作用。圖2-3 設(shè)計原理圖2.2.2 方案分析本設(shè)計要求在生產(chǎn)過程對工件的淬火加熱通過觸摸屏進(jìn)行顯示與控制，并對運行狀況進(jìn)行監(jiān)視、保護(hù)。對感應(yīng)加熱過程的熱處理參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，包括：加熱電源輸出電壓，電流，功率、加熱時間等，以及冷卻水的溫度、流量、流速等。工件移動采用伺服電動機(jī)5驅(qū)動，plc控制，同時控制電源啟動與停止、加熱時間、噴液時間、設(shè)置觸摸屏，具有工藝編程及記憶功能，因此整個淬火過程分為3個階段：淬火、噴液、冷卻，3個區(qū)域同時獨立運行。8洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與選型由于本次設(shè)計是基于個體小規(guī)模用戶,綜合考慮選擇臺達(dá)系列機(jī)型比較經(jīng)濟(jì)實用，即臺達(dá)plc，臺達(dá)伺服電動機(jī),臺達(dá)hmi觸摸屏。3.1 系統(tǒng)總體框圖基于三菱plc的感應(yīng)淬火5控制系統(tǒng)的總體框圖如下圖3-1所示，控制系統(tǒng)包含常規(guī)的開關(guān)量輸入輸出、模擬量輸入輸出、位置控制等功能。本控制系統(tǒng)中觸摸屏采用臺達(dá)dop-a系列，plc采用臺達(dá)dvp-eh2系列，伺服電動機(jī)及伺服控制器采用臺達(dá)b系列產(chǎn)品，控制系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括生產(chǎn)線供電電路、plc主機(jī)外部接線、plc擴(kuò)展模塊外部接線、plc模擬量輸入模塊外部接線、淬火液循環(huán)電氣控制系統(tǒng)7、外部操作設(shè)備與plc的連接電路、plc與hmi的外部連線、plc與伺服控制器連接電路、溫度檢測電路等。圖3-1 系統(tǒng)總體框圖其中plc和hmi通過rs-232通信線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸15。rs-232全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的db25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定，隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了代替db25的db9接口，并且rxd接收數(shù)據(jù)，txd發(fā)送數(shù)據(jù)，sg信號地，外圍接線圖如圖3-2所示。圖3-2 外圍接線圖3.2 plc簡介3.2.1 plc的種類及特點三菱plc：不僅結(jié)構(gòu)靈活，而且不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與wlan媲美；傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定；范圍廣，低成本，適用廣。西門子plc：德國西門子公司生產(chǎn)的可編程程序控制器，在我國的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用，西門子公司的plc產(chǎn)品包括logo,s7-200，s7-300，s7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，hmi人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子s7系列plc體積小，速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。臺達(dá)plc：可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)；平均故障間隔時間長，故障修復(fù)時間短；適用性強(qiáng)，控制程序可變，減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量4。因每種品牌配置不一樣，所以它的選型方式也有所差異。一般來說，我們可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，確定i/o點數(shù)和i/o點的類型（數(shù)字量、模擬量等），并列出i/o點清單。進(jìn)行內(nèi)存容量的估計，適當(dāng)留有余量。根據(jù)經(jīng)驗，對于一般開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器的容量等于i/o總數(shù)乘以8；對于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)16，每路模擬量需要100個存儲器字；對于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要200個存儲器字。確定機(jī)型時，還要結(jié)合市場情況，考察plc生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價格比好一些的plc機(jī)型。前面提到綜合考慮多方面因素，我們選擇臺達(dá)plc來進(jìn)行本次設(shè)計。3.2.2 plc選型我們本次設(shè)計是面向中小企業(yè)，基于對價格，經(jīng)濟(jì)多方面的考慮，我們最終選擇實用臺達(dá)(dvp-eh2)plc,其原因如下：有兩軸輸出；兩軸獨立運行，不需要插補(bǔ)；價格低廉。又本模塊主要用于帶伺服電機(jī)17，用作脈沖輸出，32足夠，所以我們選用dvp-eh2型plc，dvp06xa-h2模擬輸入/輸出混合模塊包含可接受外部4點模擬信號輸入（電壓或電流皆可），將其轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字信號。及模擬信號輸出部分接受來自plc主機(jī)的2組12位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)7，再將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2點模擬信號輸出（電壓或電流皆可）模塊內(nèi)具有49個cr寄存器，每個寄存器有16 bits。通過dvp-eh2系列主機(jī)程式以指令from/to來讀寫模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。又根據(jù)點數(shù)和實現(xiàn)要求，臺達(dá)plc分經(jīng)濟(jì)型(dvp-es系列），dvp-ss超小型，dvp-eh，三大系列。一般應(yīng)用選dvp-es 或者ss就行了。如果模擬量多，或者熱電阻、電偶，要選dvp-ss系列，如果功能強(qiáng)，選擇dvp-eh系列。eh作浮點運算，pid運算8，時鐘功能，高速計數(shù)和脈沖輸出，定位控制很不錯的。3.3 plc資源分配3.3.1 plc的i/o分配表曲軸淬火機(jī)床是專門用于曲軸淬火的大型高技術(shù)設(shè)備10，其運動控制動作復(fù)雜，精度要求高。機(jī)床運動軸3個，其中第1軸為機(jī)械臂移動軸，第2軸為工件旋轉(zhuǎn)軸，第3軸為感應(yīng)器的前后運動軸 控制要求：按下sb1,機(jī)械臂上升，碰到sq5時上升停止，同時m2接通，行車前進(jìn)，前進(jìn)到sq1處時，前進(jìn)停止，同時m3接通，機(jī)械臂下降，下降到sq6時，下降停止,旋軸旋轉(zhuǎn)，t0開始計時，加熱淬火200s,t0定時到，m5接通，機(jī)械臂上升，上升到sq5處時，上升停止，旋軸旋轉(zhuǎn)，t1開始計時，工件停留100s, 噴液機(jī)噴液，t1時間到，m7接通，行車倒退，工件冷卻。其plc資源分配情況如下表3-1和3-2所示：1m定義：起到一個中間繼電器11的作用，通電接通后使相應(yīng)的電動機(jī)線圈帶電。表3-1 m點定義對應(yīng)m點定義備注m0啟動m1機(jī)械臂第一次上升m2滑行臺前進(jìn)m3機(jī)械臂下降m4加熱淬火并旋轉(zhuǎn)m5機(jī)械臂第二次上升m6噴液并旋轉(zhuǎn)m7行車倒退2i/o分配表：輸入信號為各控制按鈕和行程開關(guān)，輸出信號為驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動的線圈和相應(yīng)的指示燈。表3-2 i/o分配表輸入信號輸出信號控制按鈕名稱按鈕控制按鈕名稱按鈕sb1啟動x000km1機(jī)械臂上升電機(jī)正轉(zhuǎn)y001sb2停止x001km2機(jī)械臂下降電機(jī)反轉(zhuǎn)y002sb3機(jī)械臂上升x002km3滑行臺前進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)y003sb4機(jī)械臂下降x003km4滑行臺倒退電機(jī)反轉(zhuǎn)y004sb5滑行臺前進(jìn)x004km5旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)y005sb6滑行臺倒退x005原位指示燈y000sa選擇開關(guān)（點動）x006上升指示燈y011sa選擇開關(guān)（自動）x007下降指示燈y012sq1前進(jìn)限位x011前進(jìn)指示燈y013sq2倒退限位x012后退指示燈y014sq3前進(jìn)限位x013旋轉(zhuǎn)指示燈y015sq4倒退限位x014加熱指示燈y016sq5機(jī)械臂上升限位x015噴液指示燈y018sq6機(jī)械臂下降限位x0163.3.2 plc的i/o分配圖控制要求：按下sb1,機(jī)械臂上升，碰到sq5時上升停止，同時m2接通，滑行臺前進(jìn)，前進(jìn)到sq1處時，前進(jìn)停止，同時m3接通，機(jī)械臂下降，下降到sq6時，下降停止,旋軸旋轉(zhuǎn)，t0開始計時，加熱淬火200s,t0定時到，m5接通，機(jī)械臂上升，上升到sq5處時，上升停止，旋軸旋轉(zhuǎn)，t1開始計時，工件停留100s, 噴液機(jī)噴液，t1時間到，m7接通，工作臺倒退，工件冷卻。plc的外部接線圖如圖3-3所示：圖3-3 plc的i/o分配圖3.3.3 測控點分析我們本次設(shè)計所需要的控制按鈕，在觸摸屏上顯示，需要用到的測控點如表3-3所示：表3-3 測控點點數(shù)各點名稱開關(guān)量輸入21個14自動，手動，啟動，急停（帶鎖死）；機(jī)械臂上升，機(jī)械臂下降，滑行臺前進(jìn)、倒退，上升限位，下降限位，前進(jìn)限位，倒退限位模擬量輸入2個2能量監(jiān)控(加熱電源電壓輸入0-10v，電流輸入0-10v)開關(guān)量輸出9個7上升電機(jī)正轉(zhuǎn)，上升電機(jī)反轉(zhuǎn)，上升指示燈，下降指示燈，前進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，倒退電機(jī)反轉(zhuǎn)，前進(jìn)指示燈，倒退指示燈，恢復(fù)原位指示燈模擬量輸出2個2零件旋轉(zhuǎn)速度，零件旋轉(zhuǎn)由變頻器控制，轉(zhuǎn)速控制輸出0-10v3.4 臺達(dá)hmi觸摸屏 3.4.1 hmi產(chǎn)品組成及原理人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲單元9等，其中處理器的性能決定了hmi產(chǎn)品的性能高低，是hmi的核心單元，其軟件構(gòu)成如圖3-4所示：圖3-4 人機(jī)界面軟件構(gòu)成根據(jù)hmi的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。hmi軟件一般分為兩部分，即運行于hmi硬件中的系統(tǒng)軟件和運行于pc機(jī)windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件11。使用者都必須先使用hmi的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，在通過pc機(jī)和hmi產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到hmi的處理器中運行。其硬件構(gòu)成如圖3-5所示：圖3-5 人機(jī)界面的硬件構(gòu)成1 伺服電動機(jī)帶動機(jī)械臂上升和下降，當(dāng)按下x007自動開關(guān)，并按下啟動按鈕x0后，相應(yīng)的操作按鈕帶電，使y001，y002得電，驅(qū)動伺服電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。2 移動電動機(jī)控制滑行臺的前進(jìn)與倒退，當(dāng)y003，y004得電后驅(qū)動移動電機(jī)運轉(zhuǎn)。3 旋轉(zhuǎn)電機(jī)受y005的控制，當(dāng)對曲軸加熱淬火時，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，使曲軸受熱均勻，提高淬火質(zhì)量。3.4.2 hmi的選型1基本功能：設(shè)備工作狀態(tài)顯示，指示燈，按鈕，文字、圖形、曲線及工作模擬圖，數(shù)據(jù)和文字輸入操作生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄，簡單的邏輯和數(shù)值運算，可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)12，通信宏指令的調(diào)用，可以與多種機(jī)型的plc相連接，不需要實物便可以進(jìn)行離線模擬。2選型指標(biāo)：顯示屏尺寸，分辨率，hmi的處理器速度性能，畫面的存貯容量，單位（字節(jié)（byte）、或是位（bit）),通訊口種類及數(shù)量。3hmi的選用基于本設(shè)計考慮，觸摸屏的使用占絕大部分，是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，臺達(dá)hmi具有的功能剛好適合本設(shè)計。3.5 變頻器的選型變頻器選型時要確定以下幾點： 1采用變頻的目的，恒壓控制或恒流控制等。 2變頻器的負(fù)載類型，如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。 3變頻器與負(fù)載的匹配問題：電壓匹配，變頻器13的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符；電流匹配，普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符，對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力；轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時有可能發(fā)生。4在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 5變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容13，變頻器容量要放大一擋。33參考文獻(xiàn)1嚴(yán)盈富. 觸摸屏與plc入門. 北京：人民郵電出版社,20062臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司. 臺達(dá)dvp-plc編程技巧, 20123楊將新, 李華軍, 劉東駿. 單片機(jī)程序設(shè)計及應(yīng)用. 電子工業(yè)出版設(shè), 20064朱善軍. 可編程控制系統(tǒng)原理 應(yīng)用 維護(hù).北京：清華大學(xué)出版社, 19945.陳建明. 電氣控制與plc應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 20126呂景泉.可編程序控制器及其應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2001 7楊長能，張光毅.可編程序控制器基礎(chǔ)及其應(yīng)用m重慶大學(xué)出版社, 1992 8廖常初.plc編程及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 9蔡紅斌.電氣與 plc 控制技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社,2007 10范永勝，王岷主編.電氣控制與 plc 應(yīng)用m.北京:中國電力出版社, 2004 11陳立定.電氣控制與可編程控制器m.北京:高等教育出版社, 2002 12高勤.電氣及plc 控制技術(shù)m.北京:高等教育出版社,2002 13許翏，王淑英.電氣控制與plc應(yīng)用m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 14楊清梅,孫建民.傳感器與測試技術(shù)m.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2005 15武昌俊.自動檢測技術(shù)及應(yīng)用m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200516嚴(yán)盈富. 觸摸屏與plc入門. 北京:人民郵電出版社, 200617臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司 臺達(dá)dvp-plc編程技巧, 201218楊將新. 李華軍 劉東駿 單片機(jī)程序設(shè)計及應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 200619朱善軍. 可編程控制系統(tǒng)原理 應(yīng)用 維護(hù).北京:清華大學(xué)出版社, 199420陳建明. 電氣控制與plc應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 2012外文資料翻譯plc technique discussion and future developmentalong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more and more strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise.the people see in produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. the target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. the research target of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work through persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best pathwe come in sight of the control that links after the electric appliances in various situation, that is already the that time generation past, now of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level, and the plc emergence also became the epoch-making topic, adding the vivid software control through a very and stable hardware, making the automation head for the new high tide.the plc biggest characteristics lie in: the electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculations of cost, as long as order the importation that the button switch or the importation of the sensors order to link the plc up can solve problem, pass to output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can.plc internal containment have the cpu of the cpu, and take to have an i/ o for expand of exterior to connect a peoples address and saving machine three big pieces to constitute, cpu core is from an or many is tired to add the machine to constitute, mathematics that they have the logic operation ability, and can read the procedure save the contents of the machine to drive the homologous saving machine and i/ os to connect after pass the calculation; the i/ o add inner part is tired the input and output system of the machine and exterior link, and deposit the related data into the procedure saving machine or data saving machine; the saving machine can deposit the data that the i/ o input in the saving machine, and in work adjusting to become tired to add the machine and i/ os to connect, saving machine separately saving machine ram of the procedure saving machine rom and data, the rom can do deposit of the data permanence in the saving machine, but ram only for the cpu computes the temporary calculation usage of hour of buffer space.the plc anti- interference is very and excellent, our root need not concern its service life and the work situation bad, these all problems have already no longer become the topic that we fail, but stay to our is a concern to come to internal resources of make use of the plc to strengthen the control ability of the equipments for us, make our equipments more gentle.plc language is not we imagine of edit collected materials the language or language of cs to carry on weaving the distance, but the trapezoid diagram that the adoption is original after the electric appliances to control, make the electrical engineering teacher while weaving to write the procedure very easy comprehended the plc language, and a lot of non- electricity professional also very quickly know and go deep into to the plc.is plc one of the advantage above and only, this is also one part that the people comprehend more and easily, in a lot of equipments, the people have already no longer hoped to see too many control buttons, they damage not only and easily and produce the artificial error easiest, small is not a main error perhaps you can still accept; but lead even is a fatal error greatly is what we cant is tolerant of. new technique always for bringing more safe and convenient operation for us, we make a lot of problems for face on sweep but light, do you understand the hmi says the hmi here you basically not clear what it is, also have no interest understanding, change one inside text explains it into the touch to hold or man-machine interface you knew, it combines with the plc to our larger space.hmi the control not only is reduced the control press button, increase the vivid of the control, more main of it is can sequence of, and at can the change data input to output the feedback with data, control in the temperature curve of imitate but also can keep the manifestation of view to come out. and can write the function help procedure through a plait to provide the help of various what lies in ones power, the one who make operate reduces the otiose error. currently the hmi factory is also more and more, the function is also more and more strong, the price is also more and more low, the noodles of the usage are wide more and more. the hmi foreground can say that think to be good very.at a lot of situations, the list is a smooth movement that cant guarantee the equipments by the control of the single machine, but pass the information exchanges of the equipments and equipments to attain the result that we want. for example fore pack and the examination of the empress work preface, we will arrive wrapping information feedback to examine the place, and examine the information of the pla