J456.3型雙動拉伸壓力機的設計

1、畢 業(yè) 設 計（論 文）設計（論文）題目：j45-6.3型雙動拉伸壓力機的設計系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 04機電（1） 姓 名：石磊 學 號： 0401021123 指導教師： 高如松完成時間：2007. 5 目錄第一章 前言.3第二章 壓力機整體控制方案的設計.4一 壓力機控制系統(tǒng)結構5第三章 控制系統(tǒng)的硬件設計6一 變頻器的應用.6二 可編程控制器plc的應用11三 凸輪控制器的應用.20畢業(yè)實習調研報告 對于我來講,畢業(yè)實習就是用理論指導實踐,完善工作,就是對平時實踐的理論總結.三年的學習,使理論與實際經(jīng)驗形成了一個完整的統(tǒng)一體,更加開闊了專業(yè)視野,拓寬了專業(yè)

2、知識面,豐富了工作實踐知識.在本次 實習過程中,針對我的課題進行了大量的資料調查,初步確定了設計該專用壓力機的基本參數(shù);壓力機實際具有一套很專業(yè)的規(guī)范, 對一些基本參數(shù)非常敏感,所以,為了使基本參數(shù)更具有科學性,我翻閱了大量的專業(yè)設計資料和國家部下發(fā)的一些機誡壓力機專用標準,最終確定該壓力機的基本參數(shù). 經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展,隨著電氣拖動和電氣控制系統(tǒng)的不斷更新,機床設備結構不斷改進,性能不斷提高,拖動電氣在速度調節(jié)方面具有無可比擬的優(yōu)越性和發(fā)展前途,采用直流無級調速電動機驅動機床,使原來結構復雜的變速箱變的十分簡單,大大簡化了機床結構,提高了傳動效率和剛度,近年來研究成功的用于數(shù)控機床,銑床

3、加工中心機床上的電機-主軸部分,是將交流電動機轉子直接安裝在主軸上,使其具有更寬廣的無級調速范圍,且振動和噪音均較小,完全代替了主軸變速齒輪箱,必須對機床傳動和構造產(chǎn)生深遠的影響,而在電氣動控制方面,現(xiàn)代化機床更是綜合應用了許多先進科學技術成果,諸如,計算機技術,電子技術,自動控制理論,精密測量技術等.特別是當今信息時代,微型計算機已廣泛用于各行各業(yè),而機床就是最早應用電子計算機的設備之一.早在20世紀40年代末期,電子計算機與機床結合產(chǎn)生了新型機床_數(shù)控機床.目前各類質優(yōu)價廉,性能可靠的微機在機床行業(yè)中的應用日益廣泛,我國各類工廠企業(yè)也在大力使用和推廣由微機控制的數(shù)控機床與樹顯裝置.最新科學

4、技術的應用,使得機床電氣設備不斷實現(xiàn)現(xiàn)代化,不斷提高機床自動化程度和機床加工效率,擴大了工藝范圍,縮短了新產(chǎn)品試制周期,加速產(chǎn)品更新?lián)Q代.同時現(xiàn)代化機床加工效率,擴大了工藝范圍,縮短了新產(chǎn)品試用周期加速產(chǎn)品更新?lián)Q代.同時,現(xiàn)代化機床還提高產(chǎn)品質量,減少工人勞動強度和降低產(chǎn)品成本等.我本次畢業(yè)設計的課題是j45-6.3專機,課題源自實踐中發(fā)現(xiàn)的問題,運用自己所學的知識,參考相關的沖床標準設計而成.本次設計不僅解決了實際生產(chǎn)中的問題,也是自己運用理論指導實踐的能力得到了提高.設計過程中我收集并翻閱了與沖床相關的一些質料,圖紙,了解了不少自動化控制的工作原理,比較了各種為沖床控制的方法的優(yōu)缺點,并充

5、分考慮了公司生產(chǎn)實際,運用了所學的歐姆龍plc編程功能設計完成.在確定設計方案和完成總體設計后,接下來我運用平時上課所學到的知識來一步步地完成沖床的設計,通過公式計算出機床電路所需要的電路的容量,從而選擇所需的電氣元件,制造保護措施.同時運用先進的編程軟件畫出梯形圖,再結合實際情況優(yōu)化程序,并根據(jù)不同用戶的工業(yè)現(xiàn)場,并考慮沖床配備的控制設備,工藝規(guī)程等情況,使其生產(chǎn)線更便于生產(chǎn),連線,在此基礎上再追求沖床的美觀性,經(jīng)濟性.在實習的過程中秉有獨立思考 勇于實踐的原則,成功地運用了大量的理論知識解決了很多實際的工程問題.本次實習使我親身感受到了所學知識與實際的應用,理論和實際的相結合,更深刻的了解

6、機誡制造企業(yè)的生產(chǎn)組織技術管理產(chǎn)品質量管理等,對今后的學習與學習有極大的幫助. 設計摘要畢業(yè)設計快要結束了 ,雖然時間很短,可是我也學到了不少的東西.作為一名快要畢業(yè)并走上工作崗位的工人,這種設計的經(jīng)歷為我們的工作打下了良好的技術基礎,為專業(yè)知識的利用提供了難的的機會.在設計過程中也遇到了一些困難和不懂的地方,可是經(jīng)過老師的悉心指點和自己認真的查閱相關質料都得到了解決.著使我明白困難與挫折并不可怕,只要你去認真的對待它,想盡辦法去克服它,相信最終都是可以克服的 我這次畢業(yè)實習的課題是j45-6.3專機,此課題源自實踐中發(fā)現(xiàn)的問題,運用自己所學的知識,參考相關的機誡電氣設計而成.本次設計不僅解決

7、了實際生產(chǎn)中的問題,也是自己運用理論指導實踐的能力得到了提高.本文詳細介紹了變頻調速與plc控制技術在壓力機床中的應用,在本設計中將壓力機的電氣控制環(huán)節(jié)分為兩部分來實現(xiàn),一部分是對該變頻器的操作和控制,主要通過在變頻器調速器進行操作.在該環(huán)節(jié)的設計中詳細闡述了plc與變頻器之間的控制過程.另一部分是利用plc實現(xiàn)對其他電氣元件的控制,最終實現(xiàn)對壓力機床的控制功能和保護功能.第三部分為凸輪控制器部分為壓力機運轉提供所需的角度.根據(jù)設計要求,使用功能強勁的日本mitsubishi三菱公司的fr-a540系列變頻器.日本歐姆龍公司生產(chǎn)的可編程控制器為cam1a-40cdt-a-v1型,這種plc小型

8、整體式plc,輸出模塊為晶體管輸出型模塊.24點輸入和16點輸出單元.交流電源可接85v至240v之間的電壓.j45機床使用的凸輪控制器為lsk-06jcp,這種凸輪控制器的感應開關為光電式接近開關,并在凸輪控制器軸上裝有角度指示盤.產(chǎn)生與壓力機同步的凸輪控制角度.其與plc之間通過外部線路的連接.從而整加了控制信號的快速性關鍵詞 , 壓 j45壓力機的變頻驅動與plc控制 摘要 本文詳細介紹了變頻器與plc控制技術在壓力機機床上的應用,在本設計中將壓力機的電氣控制環(huán)節(jié)分為兩部分來實現(xiàn),一部分是對變頻器的操作和控制,主要通過在變頻器調速器進行操作.在該環(huán)節(jié)的設計中詳細闡述了plc與變頻器之間的

9、控制過程.另一部分是利用plc實現(xiàn)對其他電氣部分的控制,最終實現(xiàn)對壓力機床的控制功能和保護功能.第三部分為凸輪控制器部分為壓力機運轉提供所需的角度關鍵詞 壓力機,變頻驅動,plc,凸輪控制器力機 變頻驅動, plc, 凸輪控 第一章 前言 在變頻調速技術飛速發(fā)展的同時,可編程控制器plc的技術也在快速的發(fā)展著.plc憑借它可靠性高.抗干撓能力強等諸多優(yōu)點在現(xiàn)代化的工業(yè)自動化控制中有著重要而廣泛的應用.因而,應用變頻調速及plc控制技術相結合的控制方法能夠融合兩種技術的優(yōu)點,在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛應用和深入的研究. 傳統(tǒng)的調速與控制電路復雜,體積龐大,給設備維護帶來極大的不便,且效率較低.而采用

10、先進電力電子技術和計算機技術的變頻調速及plc控制系統(tǒng),可以克服以上的局限性,具有以下顯著的優(yōu)點: 1 變頻器系統(tǒng)屬于轉差功率不變型調速系統(tǒng).無論低速換是高速,其轉差功率不變,效率最高. 2 采用無觸電電力電子元件,節(jié)省了大量繼電器和接觸器,簡化了外部接線,縮小了控制設備的體積. 3 變頻器及plc內部控制的核心是cpu單元,具有較強的運算和控制能力,能夠實現(xiàn)參數(shù)化調速控制,設置合理的電機運行參數(shù),保證起重機各機構有較大的調速范圍和較高的調速精度. 4 變頻器內部具有故障自診斷功能,能實現(xiàn)系統(tǒng)的過電壓,過電流和過栽保護等功能,液晶顯示界面可顯示出故障信息.該系統(tǒng)性能可靠,故障率極低. 變頻調速

11、及plc控制技術常應用于實際中,如機床自動化控制系統(tǒng),由于系統(tǒng)控制過程較復雜,要求控制系統(tǒng)恒速可調可控,節(jié)能可靠,因此采用plc與變頻調速控制系統(tǒng)是最佳選擇.這可以大幅度節(jié)約電能,提高系統(tǒng)的自動化程度,并使系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)定,結構簡單,維修.維護.調整方便,經(jīng)濟實用易配置,取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng).在機誡行業(yè)中,變頻調速及plc控制技術已經(jīng)得到了比較廣泛的應用各種機床中的主要電動機大都使用plc控制下的變頻調速技術,使加工精度和加工效率都有了很大的提升.另外,變頻調速及plc的應用不僅節(jié)省了大量的繼電器接觸器等電器元件,而且在電能的節(jié)約方面有著很大的貢獻. 第二章 壓力機整體控制方案的設計 本

12、壓力機主要用于小型機誡零件的沖壓,定形.生產(chǎn)線經(jīng)送料裝置送材料進入壓力機沖壓成型,經(jīng)過輸料線輸出并集料.本壓力機采用可編程控制器plc控制;利用一臺變頻器變頻驅動一臺異步感應電動機.通過對一臺電動機速度的調節(jié)來控制沖壓速度的大小.并通過凸輪控制器發(fā)出壓力機運轉所需的角度.壓力機的功能及結構描述如下: j45系列壓力機是普通型壓力機,其結構簡單,操作方便,性能可靠 j45-25a j45-40a j45-63型采用剛性轉鍵式離合器,使用維修方便.其中.型號中帶a的均為安全型壓力機,均裝有緊急制動裝置,可以使滑快急停在0-13后范圍內,并可配置光電侯器,j45-100b j45-125采用鑄鐵機床

13、,曲軸橫置,偏心套結構,工作平穩(wěn),沖擊小,可以使滑塊停在任何位置,j131系列閉式單點壓力機機身直線型設計,均衡受力不變形,剛性強,超高的封閉高度,裝摸空間大,滑塊矩形六面導向,精度高,穩(wěn)定性好, 具有最高機床穩(wěn)定性.安全性,內置式油路,電路,美觀整潔,更具安全性,可靠性,雙手操作,按鈕開關,符合壓力機守則,安全標準. 壓力機的檢測檢驗剛性離合器與制動器的零部件安裝位置的正確性,緊閉性. 檢驗剛性離合器,制動器動作的靈活性,可靠性,在規(guī)定的運轉時間內,單次行程規(guī)范,不允許出現(xiàn)連沖,檢驗滑塊的制動形式.檢驗剛性離合器,制動器與其操作機構配合動作的真確性,工作狀態(tài)的穩(wěn)定,可靠性,檢驗轉鍵不得卡死,

14、滑銷不得卡死,滑銷不得折斷和彈簧應處于正常工作狀態(tài),負荷試驗后應該扯查剛性離合器零件檢測制動后不大于規(guī)定數(shù)轉,對常監(jiān)控裝置的應檢查其可靠性在規(guī)定的運轉時間內,檢驗雙手超作及其它安全保護和控制裝置與剛性離合器,制動器工作的協(xié)調準確與可靠性.摩擦摩擦離合器與制動器的安全檢驗.檢驗摩擦離合器與制動器的聯(lián)鎖控制的靈敏可靠,相互協(xié)調情況檢驗控制氣路的雙聯(lián)安全聯(lián)鎖閥的聯(lián)鎖功能的可靠性,模擬試驗不少于三次.檢驗單人雙手操作或協(xié)同超作時,同時檢驗安全保護控制裝置與摩擦離合器.制動器工作的協(xié)調,準確與可靠性,在規(guī)定運轉時間內不得出現(xiàn)異步現(xiàn)象檢驗壓縮空氣回路的氣壓控制裝置包括安全閥,止回閥,儀表繼電器等的可靠性.

15、檢驗飛輪制動器的安裝情況與工作的靈活性,可靠性,飛輪制動器的制動時間應符合設計要求檢驗傳動外部分的防護裝置的安全與可靠性,檢驗回轉方向與指示箭頭的一致性,滑塊平衡裝置的安全檢驗檢驗結構的安全防護情況檢驗滑塊彈簧平衡位置,在發(fā)生事故狀態(tài)下,在行程任何位置可以平衡住滑塊.1 主機傳動:機床的傳動系統(tǒng)由一級三角皮帶傳動組成,結構簡單,噪音小.采用變頻器調速,它通過改變電壓和頻率來調整電機的輸出轉速達到調節(jié)速度的目的.電動機的輸出帶動飛輪的旋轉,飛輪后部裝有離合器,制動器.離合器結合后飛輪帶動雙拐曲軸旋轉,曲軸帶動兩連桿使滑塊在機身導軌內作往復運動.在曲軸輸出端通過傳動軸帶動軸凸輪控制器旋轉,凸輪控制

16、器是整個機床的發(fā)訊部分.該部分電動機同樣采用變頻器調速控制技術,通過設定不同的頻率來控制電動機的轉速,從而精確地控制了機床的沖壓速度與頻率,大大地提高了機床加工精度和水平.2 控制臺:整個生產(chǎn)線的大部分控制超作都在一個可移動的控制臺上進行.在控制臺的操作面板上分布有不同功能的控制開關按鈕.指示燈以.通過它們操作者可以很容易的實現(xiàn)對生產(chǎn)線的操作和工作狀態(tài)的監(jiān)視.它是整個生產(chǎn)線的控制中心.一. 壓力機控制系統(tǒng)機構 根據(jù)系統(tǒng)的設計要求,plc作為上位機,實現(xiàn)對各輸出量和一臺變頻器的控制,從而實現(xiàn)對一臺異步感應電動機的變頻調速控制.最終達到控制整個壓力機床在設定的狀態(tài)下工作.一臺電動機的速度控制都采用

17、開環(huán)的控制方式. 第三章 控制系統(tǒng)的硬件設計一. 變頻器的應用變頻器基礎 改變電壓 改變頻率恒電壓 恒頻率 的縮寫. 各國使用的交流供電電源無論是用于工廠還是家庭,其電壓和頻率均為200v/60hz50hz或100v/60hz50hz,等等,通常,把電壓和頻率固定不變的交流電變換電壓或頻率可變的交流電的裝置稱為;變頻器為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電dc,把直流電dc變換為交流電ac的裝置,其科學術語為逆變器.由于變頻器設備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫逆變器,故該產(chǎn)品本身就被叫作invertre,即; 變頻器r/min電機旋轉速度單元;每分種旋轉次數(shù),也可

18、表示rpm,例如,4極電機的旋轉60hz,1.800y/min,4極電機50hz,1.500r/min,電動機旋轉速度同頻率成比例.本文中所指電機為感應式交流電機,在工業(yè)領域所使用的大部分電機均為此類型電機,感應式交流(以后簡稱為電機)的旋轉速度近似地確決于電機的級數(shù)和頻率.由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的,由于該級數(shù)值不是連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù),例如級數(shù)為(2 4 6),所以 不適和改變該值來調整電機的速度,另外,頻率是電機供電電源的電信號,所以 該值能夠在電機外邊調節(jié)后面供給電機,這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制.因此,以控制頻率為目的的變頻器,是做電機調速設備的優(yōu)選設備n為

19、60f/p,n同步速度,f 電源頻率,p;電機級數(shù),改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方式,如果僅改變頻率,電機將被燒掉,特別是當頻率降低時,該問題就非常突出.為了防止電機燒毀事故的發(fā)生,變頻器在改變頻率的同時,必須同時改變電壓,例如;為了使電機的旋轉速度減半.變頻器的輸出頻率必須從60hz改變到30hz,這時變頻器的輸出電壓就必須從200v改變到100v. 變頻調速具有較大的優(yōu)越性,整個調速系統(tǒng)體積小.質量輕.控制精度高.保護功能完善.工作安全可靠.操作過程簡便.通用性強,使傳動控制系統(tǒng)具有和優(yōu)良的性能,從而節(jié)能效果可觀. 自從20世紀80年代以來,交流電動機變頻調速技術在工業(yè)化國家已開始了規(guī)模

20、化應用.目前,國外許多優(yōu)秀的變頻調速系統(tǒng)和成套設備已大舉進入了中國市場,如歐州的abb,德國的西門子,丹麥的丹佛思,日本的安川.三棱.松下.富士.春日.法國的施耐德,韓國的三星.lg九德松益,美國的艾默生,英國的歐陸登變頻器系列.國內目前也生產(chǎn)了幾種變頻調速設備,如佳靈公司變頻器,深圳華為公司的enydrine變頻器等. 本機床采用日本的三棱fr-a系列變頻器,日本三棱變頻器進入國內市場比較早,性能優(yōu)越.已經(jīng)得到了市場的認可.它的性能如下: 1發(fā)揮普通電機的最佳功能(無傳感器矢量控制).可以驅動不帶編碼器的普通電機實現(xiàn)高精度控制和高響應速度. a:在超低速0.3hz時,可以實現(xiàn)百分之二百的轉距

21、輸出. b:可以實現(xiàn)轉距控制 c:響應水平比較高 2驅動帶編碼器的電機實現(xiàn)高精度控制矢量控制 3先進的v/f控制的磁通矢量控制. 本機床采用無矢量v/f控制方式,就是由于本機床為沖床設備.沖床動作就是機床滑塊從上死點位置運行至下死點位置,再返回上死點位置.滑塊的能量是機床飛輪提供,運行至下死點位置時,能量損失很大,這對使用的變頻器抗過栽能力要求比較高.本機床主要用變頻器進行調速控制,采用開環(huán)控制方式.沒有將實際轉速的測量值轉換成為電信號回饋給變頻器的控制輸入部分,則轉速的控制沒有構成一個完整的回路,即為開環(huán)控制.對于不太要求快速響應的傳動系統(tǒng),常用開環(huán)控制.如風機鎊類采用非常靈敏的快速調速,意

22、義并不大,這類系統(tǒng)一般都采用開環(huán)控制. 開環(huán)控制中輸入信號單純地由頻率給定指令構成,頻率給定便是轉速給定.頻率給定指令決定電壓與頻率的協(xié)調控制u/f控制規(guī)律,變頻器按這樣u/f控制規(guī)律工作,用頻率f電壓去驅動電動機,在負載轉矩平衡情況下,形成穩(wěn)定轉速. 4 先進的網(wǎng)絡功能 日本的三棱fr-a系列變頻器支持cc-link通訊和sscnetiii通訊.還有獨立的rs-485通訊口,可以方便的連接多臺變頻器進行通訊. 5 停電減速功能/瞬時停電再啟動功能. 我們國內電網(wǎng)還處于落后狀態(tài),電網(wǎng)還不穩(wěn)定,易出現(xiàn)電壓波動大,瞬時停電的現(xiàn)象.三棱fr-a系列變頻器即使在運行時出現(xiàn)/瞬時停電,電機也不會滑行,踞

23、續(xù)運行.根據(jù)負載的不同,變頻器在停電后可以盡量控制電機減速停止時間. 6再生制動回避功能 在運行時如果出現(xiàn)輕微的再生制動,則自動增加輸出頻率,防止出現(xiàn)過電壓報警. 根據(jù)設計要求,使用功能很強勁的日本mitsubishi三棱公司的fr-a540系列變頻器.變頻器的容量要根據(jù)一臺電動機的容量參數(shù)來選擇,一臺電動機的容量為:主電動機3w主電動機的負載都是恒扭距負載,主電動機屬于長期變化負載,電動機有可能在;短時間內過載,故變頻器的容量適應加大.通常,應滿足最大電流原則,即 in>imax式中 in-變頻器的額定電流; imax-電動機在運行過程中的最大電流.綜上所述,并結合三棱fr-a540系

24、列變頻器的具體規(guī)格,根據(jù)其容量確定一臺變頻器的具體規(guī)格,根據(jù)其容量確定一臺變頻器的型號及規(guī)格對應為:fr-540-3的變頻器中設定即可.注意容量設定值要符合上述要求在選定對應的變頻器并了解變頻器相關功能后,即可確定主回路的接線方案.在進行主回路接線之前必須注意以下幾點:1電源一定不能接到變頻器的輸出端上u v w,負責將損壞變頻器.2布線距離最長為500米.尤其長距離布線,由于布線寄生電容所產(chǎn)生的沖擊電流會引起過電流保護可能誤動作,輸出徹連接的設備可能運行異?；虬l(fā)生故障.因此,最大布線距離長度必須按表一所示當變頻器連接兩臺以上的電動機時,總布線距離必須在要求的范圍之內,但在本系統(tǒng)中由于每臺變頻

25、器只驅動一臺電機,所以不會出現(xiàn)這種情況.3在p和pr端子間連接制定電阻元件時,端子間原來的短路片必須才下. 本機床在方便用戶操作，采用調速器用來控制變頻器的頻率輸出。根據(jù)國內廠家的使用情況發(fā)現(xiàn)，廠家的機床操作人員的文化素質普遍不高，變頻控制必須做的簡明，方便操作人員的操作。故采用調速器，只需要通過旋轉調速二 可編程控制器plc的應用1、plc的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國gm（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，

26、第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱programmable controller（pc）。 個人計算機（簡稱pc）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為programmable logic controller（plc），現(xiàn)在，仍常常將plc簡稱pc。plc的定義有許多種。國際電工委員會（iec）對plc的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運

27、算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 上世紀80年代至90年代中期，是plc發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，plc逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。plc具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。plc在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。二、plc的構成

28、從結構上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。三、cpu的構成cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和plc內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生

29、相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。cpu主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，cpu單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析cpu的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。cpu速度和內存容量是plc的重要參數(shù)，它們決定著plc的工作速度，io數(shù)量及軟件容量等，

30、因此限制著控制規(guī)模。四、i/o模塊plc與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開關量輸入（di），開關量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的i/o分類如下：開關量：按電壓水平分，有220vac、110vac、24vdc按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20ma,0-20ma）、

31、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用io外，還有特殊io模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按i/o點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。五、電源模塊plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vac）。六、底板或機架大多數(shù)模塊式plc使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所

32、有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。七、plc系統(tǒng)的其它設備1、編程設備：編程器是plc開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器plc一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。2、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。3、輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如eprom、eeprom寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。

33、2可編程控制器的分類1、小型plc 小型plc的i/o點數(shù)一般在128點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量i/o以外，還可以連接模擬量i/o以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。2、中型plc 中型plc采用模塊化結構，其i/o點數(shù)一般在2561024點之間。i/o的處理方式除了采用一般plc通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。3、大

34、型plc 一般i/o點數(shù)在1024點以上的稱為大型plc。大型plc的軟、硬件功能極強。具有極強的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型plc還可以采用三cpu構成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更性。3 可編程控制器的特點1、高可隔離性（1）所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與plc內部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電

35、源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型plc還可以采用由雙cpu構成冗余系統(tǒng)或有三cpu構成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。2、豐富的i/o接口模塊plc針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結構為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小

36、型plc以外，絕大多數(shù)plc均采用模塊化結構。plc的各個部件，包括cpu，電源，i/o等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡單易學plc的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。5、安裝簡單，維修方便plc不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與plc相應的i/o端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通

37、過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。plc的功能1、邏輯控制2、定時控制3、計數(shù)控制4、步進(順序)控制5、pid控制6、數(shù)據(jù)控制：plc具有數(shù)據(jù)處理能力。7、通信和聯(lián)網(wǎng)8、其它：plc還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，crt模塊。4：plc的基本結構plc實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，1、中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當plc投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各

38、輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。2、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 plc常用的存儲器類型（1）ram （2）eprom)。（3）eepromplc存儲空間的分配雖然各種plc的cpu的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)plc的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：（

39、1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)（2）系統(tǒng)ram存儲區(qū)（包括i/o映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等）（3）用戶程序存儲區(qū)系統(tǒng)程序存儲區(qū)系統(tǒng)ram存儲區(qū)：系統(tǒng)ram存儲區(qū)包括i/o映象區(qū)以及各類軟設備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。（1）i/o映象區(qū)（2）系統(tǒng)軟設備存儲區(qū)1）邏輯線圈與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng)ram存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的plc還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2）數(shù)據(jù)寄存器與模擬量i/o一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)ram存儲區(qū)中的一個字(16

40、60;bits)。 另外，plc還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能3）計時器4）計數(shù)器用戶程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的plc，其存儲容量各不相同。3、電源plc的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此plc的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去。5plc的基本工作原理plc梯形圖與繼電器控制器控制電路很相似。梯形圖是plc的編程語言。對于使用者里說，在編程應用程序時，可以不考慮plc內部的復雜構

41、成和使用的計算機語言，而把plc看成是內部具有許多；軟繼電 組成的控制器，用提供給使用者的近似于繼電器控制線路圖進行編程。這些 軟繼電 的線圈，動合觸電，動斷觸電，用一定的符號表示。梯形圖中和觸電在左邊，與左側垂直公共母線相連，線圈在最右邊，接右邊垂直公共母線，右母線可以省去。但要注意，plc內部的繼電器并不是物理繼電器，其實質是存儲器中的一些觸發(fā)器。該觸發(fā)器為1狀態(tài)時，相當于繼電器得電；該觸發(fā)器為0狀態(tài)時，相當于繼電器失電。(二) 本機床plc的控制 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)常由輸入設備，控制線路和輸出設備三大部分組成。 j45-6.3機床采用了日本歐姆龍公司生產(chǎn)的可編程控制器為cpm1a-4

42、0cdt-a-v1型，這種plc小型整體式plc，輸出模塊為晶體管輸出型模塊。24點輸入和16點輸出單元。交流電源可接85v至240v之間的電壓。 由于根據(jù)我公司多年使用plc的經(jīng)驗和用戶反映的情況，我公司采用的這種plc價格低廉，性能穩(wěn)定。由于繼電器輸出模塊直接連接到電磁閥上，比較容易燒壞plc的觸電。故采用晶體管輸出型plc，用中間繼電器來轉換。在j45機床電路上plc的使用情況：在輸入方面有操作方式轉換開關輸入，手攀車，寸動，單次和連續(xù)。按鈕方面有，緊急停止按鈕，行程停止按鈕和連續(xù)予置按鈕輸入。檢測開關有氣壓檢測和油路檢測。在輸出方面有主電動機，油磅電機，離合器雙聯(lián)筏和吹氣電磁閥。指示燈

43、則包括了氣壓指示，油路報警指示和機床停止死點燈。 這些輸入/輸出模塊的運行情景況就是機床操作說明部分如下：一運轉準備：1 首先觀察氣源壓力是否達到規(guī)定的壓力，接通電源后，若指示燈hl3綠色亮，表示氣壓正常，壓力繼電器sp接通，否則機床不能運行。2 緊急停止 按鈕sb3置于復位正常。3 壓力機啟動主電機前，檢查攀車桿是否壓住行程開關sq1。4 啟動變頻器，電機啟動，電機正轉按離合器正常工作規(guī)定方向為正轉。若電機反轉，將變頻器停止，斷開電源，將電機u1，v1，w1中的任意兩相顛倒，再行開機。5 滑塊停止在死點時，指示燈hl4白色亮；否則選擇寸動操作，將滑塊停止上死點，且hl4亮時，滑快才能進行單次

44、或連續(xù)操作運行。二 運行操作：本機床設有雙手操作或腳踏操作方法，雙手同時按下時間差不能超過0.5s，運行準備就緒后，壓力機可以同時按下述操作規(guī)范進行操作。如用戶需配置腳踏開關時，在操作前將 手足轉換 開關sa2旋至所需操作方式，再進行相關操作，腳踏方法與雙手操作相同。1 寸動將萬能轉換開關sa3轉向；寸動，位置，雙手同時按下sb4， sb5，滑塊運行，運行的距離由操作者控制。注意：寸動操作僅用于安裝 調整模具時使用，切勿當正常沖壓操作。2 手攀車m/c操作時確認主電機處于靜止狀態(tài)將萬能轉換開關sa3轉向 手攀車 位置，取出攀車桿，行程開關sq1松開，離合器接合，用攀車桿，可以攀動飛輪，使滑塊運

45、行到所需位置，完畢后必須將攀車桿插入原位置，壓住行程開關sq1，否則機床不能正常運行行。3 單次滑塊停在上死點且上死點燈hl4亮時，將萬能轉換開關sa3轉向 單次 位置，雙手同時按下sb4，sb5，直到滑塊超過150o后松開雙手，滑塊運轉一個行程停止在上死點位置，上死點燈hl4亮，才能再進行單次行程。如滑快運行在0-150o之間松開雙手，滑塊立即停止，并不能再次開動，必須用寸動的方式將滑塊調整到上死點，才能再次進行單次行程。4 連續(xù)滑塊停在上死點且上死點燈hl4亮時，將萬能轉換開關sa3轉向 連續(xù) 位置，首先按；連續(xù)予置，按鈕sb6，指示燈hl5亮，雙手松開，滑快會立即停止，并不能再次啟動，必

46、須用寸動的方式將滑快調整到上死點，才能再次進行正常操作。若按 行程停止 按鈕sb7，滑塊停在上死點且hl4燈亮；按 緊急停止 按鈕sb3，滑塊立即停止。如果滑塊不停在上死點，利用寸動的方式將滑塊調整到上死點，才能再次進行正常操作。一般只有在緊急情況下才能按此；緊急停止；按鈕sb3。 本機床使用的歐姆龍plc提供一種簡易編程器，方便機床調試人員在用戶工業(yè)現(xiàn)場進行程序的修改。編程器與可編程控制器連接可以通過電纜進行，也可以直接插在可編程控制器面板上方。編程器面板大體可分成編程器液晶顯示屏，工作方式選擇開關，編程器鍵盤三個區(qū)域。顯示屏為2*16字符，可逐條顯示命令語言或監(jiān)視通道狀態(tài)，但不能顯示梯形圖

47、。工作方式選擇開關是一個三位置開關，可供可編程控制器選擇三種工作方式 run 運行 monitor 監(jiān)控 program 編程。1 run運行運行方式。這種工作方式可以啟動監(jiān)視用戶程序并運行，若發(fā)現(xiàn)程序有錯誤或可編程序控制器工作不正常，能夠自動停止運行中程序。2 monitor監(jiān)控方式。這種工作方式是將用戶程序投入運行，并直接監(jiān)試操作的執(zhí)行情況。3 program編程方式。這種工作方式僅在編程期間使用，可編程控制器不執(zhí)行用戶程序。用戶可以使用鍵盤輸入用戶程序，并可使用相對的鍵對程序進行修改或編輯。也可以將ram中的程序調出來檢查。也就是說，在編程program方式下，用戶可以讀，寫用戶程序；效

48、驗或清除程序；檢索指令或繼電器編號；插入或栓除指令；i/o狀態(tài)以及各通道數(shù)據(jù)檢測；強制i/o狀態(tài)置位或復位；改變通道數(shù)據(jù)；讀取系統(tǒng)的故障代碼等。 注意；在使用完編程器后，必須將工作方式選擇開關打到run運行運行方式再將接口斷開。否則plc無法工作運行。三.凸輪控制器的應用 凸輪控制器是機床用來發(fā)出角度plc,顯示機床滑塊所處于的位置.凸輪控制器一般用鏈條傳動,與機床的曲軸同步.在凸輪控制器的主軸上裝有幾組凸輪片,在凸輪片下裝有檢測開關,它是感應兩組凸輪片之間形成缺角而發(fā)出信號. j45機床使用的凸輪控制器為lsk2-06jcp,這種凸輪控制器的感應開關為光電式接近開關,并在凸輪控制器軸上裝有角

49、度指示盤.產(chǎn)生與壓力機同步的凸輪控制角度.其與plc之間通過外部線路的連接.從而增加了控制信號的快速性,可靠性,為壓力機快速,高性能的工作提供了有力的保障. j45機床凸輪控制器傳到plc上的角度分別為:單次停止上死點角度,連續(xù)停止上死點角度,過下死點角度,防連沖角度,吹氣角度和計數(shù)器角度.機床如果要成周期性運行必須依靠單次停止上死點角度,連續(xù)停止上死點角度,過下死點角度.在單次狀態(tài)下,防連沖角度防止了機床發(fā)生連沖.第四章 總結和體會 畢業(yè)設計結束了,雖然時間很短,可是我也學到了不少的東西.作為一名即將工作的工人,這種設計的經(jīng)歷為我們的工作打下了良好的技術基礎,為專業(yè)知識的利用提供了難得的機會

50、.在設計過程中也曾遇到過一些困難和不懂的地方,可是經(jīng)過老師的奚心指點和自己認真的查閱相關質料都得到了解決.著使我明白困難與挫折并不可怕,只要你認真的對待它,想盡辦法去克服它,相信最終都是可以克服的. 通過畢業(yè)設計，不但使我對以前所學知識有了更深刻的了解和掌握，而且在繪圖軟件的應用方面，我已經(jīng)可以熟練的操作。另一方面，我也充分認識到自己在設計過程中的不足，在今后的工作中，我還需繼續(xù)學習以不斷完善自我?？傊厴I(yè)設計給我一次理論與實踐相結合的機會。認識到了自己的許多不足。我會繼續(xù)努力完善自我，為以后打下堅實的基礎。 壓力機運轉的設計思路 一. 壓力機的注意事項 使用壓力機前應仔細閱讀壓力機使用手冊

51、和plc操作手冊. 滑塊運行過程中禁止身體任何部位進入工作危險區(qū),否則可能造成人身傷害事故. 機床采用的電器元件具有一定的使用壽命,如超過使用壽命時應更換新元件,以確保作業(yè)安全 非技術人員請勿打開控制箱,以免發(fā)生危險 不可強行將電氣箱門打開.開啟電氣箱箱門時,必須先將箱門上的電源開關旋轉手柄旋向;off位置,使手柄與延伸桿脫開,然后將門鎖打開. 滑塊封閉高度調整完畢后,必須將滑塊調整開關sa3旋至off位置,機床才能正常沖壓. 機床操作完畢,請保管好操作按鈕開關 每沖完一個工件,手和腳必須離開按鈕或腳踏開關,防止誤操作;兩個人以上操作時,應定人開車,注意協(xié)調配合好. 選擇 調整 功能時, 在操作前請確認主電機處于靜止狀態(tài). 寸動操作僅用于安裝.調整模具時使用,切勿當正常沖壓操作. 嚴禁在無可靠保護裝置時,使用腳踏開關.二. 壓力機的運行 本機床采用可編程控制器plc進行系統(tǒng)控制,輸入dc24v,輸出為ac220v.機床的供電電源為三相交流50hz.380v,合上總電源開關qm1,變壓器tc輸出ac220v