金屬壓鑄機的plc控制

1、摘要根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的需要和可編程控制器(PLC)自身特點，本設計為基于壓鑄機的PLC 控制系統(tǒng)。在這個設計中，本設計采用西門子公司PLC S7-300系列可編程控制器為例。結合了書籍和資料，說明了PLC的工作原理、軟件使用方法、PLC的硬件系統(tǒng)設計及PLC軟件系統(tǒng)設計。實現(xiàn)了對壓鑄機的液壓系統(tǒng)的控制。在該設計中，PLC作為主機，壓鑄機作為從機，構成基于壓鑄機的PLC的控制，完成對壓鑄機的整個工藝流程的控制，可反映壓鑄機在整個工作過程的工作狀況。 【關鍵詞】可編程控制器；壓鑄機；液壓傳動AbstractAccording to the demand of industry the spot and

2、 programmable controller(PLC) oneself characteristics, this design for according to die-casting the PLC of machine control system.In this design, the serieses programmable controller of the company PLC S7-300 of this design adoption Siemens is an example.Combined book and data, explained design and

3、the PLC software system design of the hardware system of PLC work principle, software operation method, PLC.Carried out to press the control of system towards die-castinging machine of liquid.In that design, the PLC is a host, die-casting the machine is from the machine, constitute according to the

4、control of PLC of die-casting the machine, and the completion can reflect to die-casting machine in the whole work condition of work process to the control which die-castings the whole craft process of machine.【Keywords 】programmable controller;Die-casting machine;The liquid presses to spread to mov

5、e目 錄摘 要 .4ABSTRACT .5第一章 金屬壓鑄機簡介 .61、1 概述 .61、2 金屬壓鑄機的組成 .71、3 金屬壓鑄機的分類 .81、4 金屬壓鑄機的操作和控制系統(tǒng) .91、5 本章小結 .10第二章 金屬壓鑄機的控制要求和工藝 .112、1 控制要求 .112.2 金屬壓鑄機的工藝 .11 2.2.1 金屬壓鑄機的工藝流程 .11 2.2.2 金屬壓鑄機的工作原理 .122.3 本章小結 .14 第三章 西門子系列的PLC的綜述 .143.1 PLC的發(fā)展歷程 .143.2 可編程控制器的基本特征 .143.2.1 可編程控制器的功能 .153.2.2 可編程控制器的特點

6、.153.3 可編程控制器的結構及工作原理 .17 3.3.1 可編程控制器的基本組成 .17 3.3.2 可編程控制器的工作過程 .18 3.3.3 可編程控制器工作的主要特點 .19 3.3.4 可編程控制器的分類 .20 3.3.5 可編程控制器的輸入/輸出接口模塊 .203.4 可編程序控制器的指令系統(tǒng)及編程方法 .213.5 本章小結 .21第四章 PLC對金屬壓鑄機的控制 .224、1 I/O點數(shù)的確定 .224、2 PLC的選型 .244、3 控制系統(tǒng)設計 .274、4 程序設計 .284、5 調試 .30 4.5.1 控制邏輯調試 .30 4.5.2 現(xiàn)場調試 .30 4.5.

7、3 連鎖關系 .31 4.5.4 故障顯示及處理方法 .324.6 本章小結 .32 畢業(yè)設計總結 .33 致謝詞 .34 參考文獻 .35第一章 金屬壓鑄機的簡述1.1、 概述金屬壓鑄機就是在壓力作用下把熔化的金屬溶液射到模具中冷卻成型，開模后得到金屬鑄件的一系列工業(yè)鑄造機械，最初用于壓鑄鉛字（結構如圖1.1.1）。隨著工業(yè)生產和科技的進步，尤其是隨著出行工具（汽車、摩托車等）以及家用電器等工業(yè)的發(fā)展，又就節(jié)約、節(jié)能、節(jié)省原材料諸方面而言，壓鑄技術已獲得極其迅速的發(fā)展。最原始的壓鑄機結構于1856年問世，為手動操作，結構簡單。繼而，E.BVan wangner 于1907年發(fā)明了氣動式壓鑄機

8、，這種結構在具體操作中存在很多的不便。隨著科技的發(fā)展，于18世紀末19世紀初，相繼在原有基礎上發(fā)展出各式的壓鑄機。我國在20世紀50年代才有了第一臺國產全液壓傳動的臥式冷室壓鑄機。我國的壓鑄機在技術上還是相距國外有相當大的一段距離，我國大多壓鑄機采用plc進行控制（如圖1.1.2）。 圖1.1.1 壓鑄鉛活字的壓鑄機示意圖 圖1.1.2 壓鑄機示意圖1.操作桿 2.沖頭 3.上壓室 4.噴嘴切斷閥 5.噴口拉桿 6.金屬熔堝 7.噴嘴 8. 內通道 9. 施壓壓室1.2、金屬壓鑄機的組成金屬壓鑄機主要由以下幾部分構成： 1、 合型機構，包括頂出及抽芯:主要是壓鑄型準確而可靠地閉合，防止在壓射過

9、程和壓射最后增壓時液體金屬將壓鑄型脹開而產生飛濺和鑄件尺寸的變形。并且，在鑄件凝固后，便于打開壓鑄型并將鑄件頂出。 合型機構分為： 全液壓驅動式合型機構 曲肘擴張式合型機構 液壓斜楔式合型機構 2、 壓射機構：壓射機構是保證壓鑄件質量最關鍵的因素，結構合理、性能優(yōu)越的壓射機構不僅能保證壓鑄件的尺寸精確，力學性能良好，而且可大大降低廢品率和生產成本。 典型壓射機構：單回路有背壓增壓器的壓射機構 雙回路無背壓增壓器的壓射機構 3、液壓傳動系統(tǒng): 總的來說，壓鑄機的液壓系統(tǒng)有以下幾部分組成： 、動力站：驅動電動機，液壓泵和蓄能器 、壓力控制系統(tǒng)：溢流閥、卸荷閥、減壓閥、順序閥及壓力繼電器 、流量控制

10、系統(tǒng)：節(jié)流閥、調速閥、行程閥 、方向控制系統(tǒng):電磁換向器，電液換向閥、手動換向閥 、過濾系統(tǒng)：過濾器 、冷卻加熱系統(tǒng)：冷卻器，加熱器 、安全保護系統(tǒng)：安全閥、壓力繼電器、溫度控制器 4、電氣控制和傳動系統(tǒng)： 5、床身、冷卻水系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)： 6、安全防護裝置和輔助裝置：1.3、金屬壓鑄機的分類金屬壓鑄機一般分為兩大類: 冷室壓鑄機和熱室壓鑄機。分類表格如下：金屬壓鑄機冷室壓鑄機臥式冷室壓鑄機立式冷室壓鑄機全立式冷室壓鑄機熱室壓鑄機常規(guī)熱室壓鑄機臥式熱室壓鑄機冷室壓鑄機的結構特點是壓鑄室和壓射頭不浸在熔融的金屬液中，因而它不長期受熱態(tài)金屬的加熱和溶蝕，故可壓鑄熔點較高的合金。而且多采用數(shù)控電腦和

11、電子尺控制，頭板、二板采用箱體式結構。如圖1.3.1所示為CCM-380型冷室壓鑄機。 圖1.3.1 CCM-380型冷室壓鑄機熱室壓鑄機的結構特點則為壓鑄室和壓射頭浸在熔融的金屬液中，直接受液態(tài)金屬的熱和化學作用，故只能加工熔點較低且化學穩(wěn)定性較好的有色金屬。且主電箱與主機分離，獨立落地；頭板、二板采用箱體或筋板式結構，機門采用掛入式安裝，清理及維修時拆裝時方便。如圖1.3.2所示為CM-168H型熱壓鑄機。 圖1.3.2 CM-168H型熱壓鑄機1.4、金屬壓鑄機的操作和控制系統(tǒng)壓鑄機的工作程序一般為：調整（亦叫手動）程序；程序手動；半自動；全自動。臥式冷室壓鑄機與熱室壓鑄機的動作程序并不

12、完全一樣，但總的來說，有以下幾種動作程序： 程序：熱室：壓射回程開型護門開頂出頂回臥式冷室:護門開合型壓射保壓開型、壓射跟出護門開頂出頂回壓射回程立式冷室：壓射回程反料開型護門開頂出頂回反料回程 程序：熱室：壓射回程開型護門開抽芯頂出頂回臥式冷室: 護門開抽芯合型壓射保壓開型、壓射跟出護門開抽芯頂出頂回壓射回程反料回程立式冷室：壓射回程反料開型護門開抽芯頂出頂回反料回程 程序:熱室：壓射回程抽芯開型護門開抽芯頂出頂回臥式冷室: 護門開抽芯合型抽芯壓射保壓抽芯開型、壓射跟出護門開抽芯頂出頂回壓射回程反料回程立式冷室：壓射回程反料抽芯開型護門開抽芯頂出頂回反料回程以上所述只是概括介紹而已，每種程序

13、還有一些附加條件，如動型板和靜型板上可能同時有兩個或兩個以上型芯，在抽芯和插芯的先后順序上要考慮連鎖程序，故不一一列出。壓鑄機的工作程序和操作控制系統(tǒng)必須滿足以下基本要求：1） 保證壓鑄機工藝規(guī)范實施。2） 保證機器和人身安全。3） 操作方便和便于監(jiān)舍。4） 自動報警信號要醒目或易察覺。15、本章小結本章簡要介紹了壓鑄機的發(fā)展概況，并對其相關重要內容做了介紹。第二章 壓鑄機的控制要求和工藝壓鑄機是壓鑄生產的專用設備，以下將針對臥式冷室壓鑄機進行詳細介紹。21、控制要求（1）、開機合上plc控制柜的所有空氣開關，接通plc電源和直流24V供電電源。將手動/自動轉換開關置于手動位置，按下油泵啟停按

14、鈕，電機在卸荷狀態(tài)下啟動，其控制由plc自動完成，此時可進行鑄造機運行動作。（2）、系統(tǒng)運行操作該系統(tǒng)操作分為手動和自動兩種方式： 手動控制將手動/自動控制開關置于手動位置，啟動油泵電機，點動運行啟停按鈕，運行指示燈點亮，可根據(jù)鑄造機運行要求操作相應的按鈕。運行中可反復點動運行啟停按鈕來停止運行或返回原運行狀態(tài)。 自動控制在進行自動控制之前，必須手動使鑄造機的合模缸退回到尾部位置，再將手動/自動控制開關置于自動位置，按下步進按鈕，系統(tǒng)將從合模缸進1開始按序動作，每一動作完成則自動停止，再次按下步進按鈕，系統(tǒng)進入下一工序，以后重復以上過程，知道回到原始位置為止。運行中可反復點動運行啟停按鈕來停止

15、運行或返回原運行狀態(tài)。（3）、系統(tǒng)保護及報警系統(tǒng)設有短路保護。油泵電機設有過載保護和回油濾油器堵指示信號，并設有相應的聲音報警，按下報警解除按鈕，即可解除報警聲。 系統(tǒng)設有完善的互鎖保護。22、金屬壓鑄機的工藝2.2.1、金屬壓鑄機的工藝流程如圖2.2.1所示。 原位：模板在開模確認位置，開模確認限位開關閉合；洗模嘴上升歸位，噴嘴歸位限位開關閉合。 關模：有啟動信號按下后，關模電磁閥通電，模板右移。 射出：當模板右移到位，射出確認限位開關閉合，射出電磁閥通電，射出活塞向左移，將金屬推進模內。 冷卻：射出活塞自動歸位，射出確認限位開關閉合，冷卻水電磁閥通電，利用冷卻水成型。 開模：延時5S待工件

16、冷卻后，開模電磁閥通電，模板左移，工件自動頂出。 洗模：模板左移到位，開模確認限位開關閉合，噴嘴下移，洗模液電磁閥均通電，噴嘴下移并洗模液。 復位：噴嘴下移到位，噴嘴下限限位開關閉合，噴嘴上移電磁閥通電，噴嘴上升回到原位。圖2.2.1、臥式冷室壓鑄機的工藝流程2.2.2、金屬壓鑄機的工作原理如圖2.2.2所示。第一階段慢速壓射運動開始壓射時，系統(tǒng)液壓油通過油路集成板進入C2腔，再經A3通道進入C1腔，從而推動壓射活塞2向左運動，實現(xiàn)慢速壓射。 第二階段快速壓射運動，當壓射沖頭超過料筒澆料口后，儲能器3控制閥打開，液壓油經A1、A3口迅速進入C1腔，C1腔液壓油油量快速增大，壓射速度增快。 第三

17、階段增壓運動金屬液填充到型腔，當即將終止時，合金液開始凝固，這時沖頭前進阻力增大，經電腦程序控制，使用蓄能器4控制閥打開，經A2快速進入C3腔，從而推動增壓活塞5及活塞桿6向左快移。當活塞桿6和浮動活塞7內外錐面接合時，A3截斷，使C1形成封閉腔，增壓活塞、活塞桿、浮動活塞的推動及C1、C2腔的壓力共同使活塞2獲得一個增壓效果。 圖2.2.2、金屬壓鑄機壓射系統(tǒng)的工作原理圖2、3、本章小結 本章主要介紹了臥式冷室壓鑄機的工藝流程和工作原理，并對其相關重要內容做了介紹。 第三章 西門子系列的PLC的綜述3.1、PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產過程中，大量的開關量順序控制按照邏輯條件順序動作，并按邏輯關

18、系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，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（Programmable Controller，簡稱PC）。個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了反映可編程序控制器的特點，將其定名為Programmable Logic Controller（PLC），目前仍常常將PLC簡稱為PC。PLC定義為：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

19、。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，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過程。PLC具有通用性強，使用方便、適用面廣、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，在可預見的將來是難以取代的。目前主要PLC生產廠家有三菱、歐姆龍、西門子、ABB等公司，本產品主要采用西門子公司生產的小型機S7-200。3.2、 可編程序控制器的基本特征3.2.1、 可編程序控制器的功能近年來，可編程序控制器把自動化技術、計算機技術、通信技術容為一體，它能完成以下功能：(1) 邏輯控制。PL

20、C具有邏輯控制功能，它設置有與、或、非等邏輯指令，能夠描述繼電器觸點的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等各種連接，因此它可代替繼電器進行組合邏輯與順序邏輯控制。(2) 定時控制。PLC具有定時控制功能。它為用戶提供了若干個定時器并設置了定時指令。定時值可有用戶在編程時設定，并能在運行中被讀出與修改，使用靈活，操作方便。程序投入運行后，PLC將根據(jù)用戶設定的計時值對某個操作進行限時控制和延時控制，以滿足生產工藝的要求。(3) 計數(shù)控制。PLC還具有計數(shù)功能。它為用戶提供了若干個計數(shù)器并設置了計數(shù)指令。計數(shù)值可有用戶在編程時設定，并可在運行中被讀出或修改，使用與操作都很靈活方便。(4) 步進控制。步進控制是指在

21、完成一道工序以后，再進行下一步工序，也就是順序控制。PLC為用戶提供了若干個移位寄存器或直接有步進命令。(5) A/D、D/A轉換。有些PLC還具有數(shù)/模轉換和模/數(shù)轉換功能，能完成對模擬量的控制與調節(jié)。(6) 數(shù)據(jù)處理。有的PLC還具有數(shù)據(jù)處理能力及并行運算指令，能進行數(shù)據(jù)并行傳送、比較和邏輯運算，BCD碼的加、減、乘、除等運算，還能進行字“與”、字“或”、字“異或”、求反、邏輯移位、算術移位、數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉換等操作，并可對數(shù)拒存儲器進行間接尋址，與打印機相連可打印出程序和有關數(shù)據(jù)及梯形圖。(7) 通訊與聯(lián)網。若采用通信技術，可以進行遠程I/O控制，多臺PLC之間可進行同位連接，還可

22、與計算機進行上位連接，接受計算機的命令，并將執(zhí)行結果告訴計算機。(8) 對控制系統(tǒng)監(jiān)控。PLC配置有較強的監(jiān)控功能，它能記憶某些異常情況，或當發(fā)生異常情況時自動終止運行。3.2.2、 可編程序控制器的特點PLC具有以下特點：(1) 高可靠性。這是PLC最突出的特點之一。由于工業(yè)生產過程是晝夜連續(xù)的，一般的生產裝置要幾個月甚至幾年才大修一次，這就對用于工業(yè)生產過程的控制器提出了高可靠性的要求。因為它采用了微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成；另外還采取了屏蔽、濾波隔離等抗干擾措施。如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均無故障運行時間可達30萬h。(2) 靈活性?，F(xiàn)在有了PLC

23、，硬件設備采用相同的可編程序控制器，只要編寫不同應用軟件即可，且可以用一臺PLC控制幾臺操作方式完全不同的設備。(3) 便于改進和修正。相對傳統(tǒng)的電氣控制線路，PLC為改進和修訂原設計提供了及其方便的手段。(4) 節(jié)點利用率提高。傳統(tǒng)電路中一個繼電器只能提供幾個節(jié)點用于連鎖，在PLC中，一個輸入中的開關量或程序中的一個“線圈”可提供用戶所需用的任意的連鎖節(jié)點，即節(jié)點在程序中可不受限制的使用。(5) 具有豐富的I/O接口。由于工業(yè)控制機只是整個工業(yè)生產過程自動控制系統(tǒng)中的一個控制中樞，為實現(xiàn)對工業(yè)生產過程的控制，它還必須與各種工業(yè)現(xiàn)場的設備相連接，才能完成控制任務。因此PLC還具有豐富的I/O接

24、口。(6) 模擬調試。PLC能對所控功能在實驗室內進行模擬調試，縮短現(xiàn)場的調試時間。(7) 能對現(xiàn)場進行微觀監(jiān)視。操作人員能通過顯示器觀測到所控每一個節(jié)點的運行情況，隨時監(jiān)視事故發(fā)生點。(8) 快速動作。傳統(tǒng)繼電器節(jié)點的響應時間一般需要幾百毫秒，而PLC里的節(jié)點反應很快，內部是微秒級的，外部是毫秒級的。(9) 系統(tǒng)購置的簡便化。購置了一臺PLC，就相當于購買了系統(tǒng)所需要的所有繼電器、計數(shù)器、計時器等器件。(10) 圖紙簡化。傳統(tǒng)控制電路要靠畫藍圖，而藍圖是不能隨意更新的，采用PLC則很容易隨時打印出更新后的控制軟件源程序。(11) 體積小、質量輕、功耗低。由于采用半導體集成電路，所以體積小、質

25、量輕、功耗低。(12) 編程簡單、使用方便。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。當然，PLC并非十全十美，其缺點是價格還比較高。一般來說，比繼電器控制高，比一般單板機系統(tǒng)也高。另外，其工作速度較計算機慢，輸出對輸入的響應有滯后現(xiàn)象。3.3 、可編程序控制器結構及工作原理在傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中，要完成一項控制任務，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由導線將電氣元件連接起來實現(xiàn)的，這樣的控制系統(tǒng)稱之為接線程序控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)，其輸入對輸出的控制是通過中間環(huán)節(jié)(繼電器和控制線路)來實現(xiàn)的，其控制過程的變更必須通過改變其中的器件和接線來實現(xiàn)。而PLC系統(tǒng)，它通過PLC內

26、的軟接線(程序)來實現(xiàn)輸入對輸出的控制。 由此可看出，PLC控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部件組成。 輸入設備 PLC（硬、軟件） 輸出設備 被控機械或生產過程圖31 PLC控制系統(tǒng)3.3.1 、可編程序控制器的基本組成可編程序控制器構成的基本控制系統(tǒng)硬件簡化框圖如下所示。其中可編程序控制器的基本組成由以下四部分組成：(1) 中央處理器(CPU)。它是PLC的神經中樞，是系統(tǒng)的運算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務：接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描的方式接收現(xiàn)場輸入設備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；診斷電源、PLC內部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤；完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運算和算術運算任務

27、；更新有關標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內容，實現(xiàn)輸出控制、指表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。 (2) 存儲器。用來存儲數(shù)據(jù)或程序，它包括隨機存取的存儲器RAM和在工作過程中只能讀出、不能寫入的存儲器EPROM。(3) 輸入/輸出(I/O)模塊。它是CPU與現(xiàn)場I/O設備或其他外部設備的橋梁。PLC提供了具有各種操作電平與輸出驅動能力的I/O模塊和各種用途的功能模塊供用戶選用。(4) 電源。PLC配有開關式穩(wěn)壓電源模塊，用來對PLC的內部電路供電。圖32 PLC組成基本控制系統(tǒng)結構簡圖3.3.2 、可編程序控制器的工作過程PLC的工作過程一般可分為三個主要階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段

28、。(1) 輸入采樣階段。PLC以掃描工作方式，按順序將所有信號讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中存儲，這一過程稱為采樣。在本工作周期內，這個采樣結果的內容不會改變，而且這個結果將在PLC執(zhí)行程序時被使用。(2) 程序執(zhí)行階段。PLC按順序對程序進行掃描，即從上到下、從左到右的掃描每條指令，并分別從輸入映像寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算、處理，再將程序執(zhí)行的結果寫入寄存執(zhí)行結果的輸出映像寄存器中保存。但這個結果在整個程序未執(zhí)行完畢前不會送到輸出端口上。 (3) 輸出刷新階段。在執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將映像寄存器中的內容送入到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅動用戶設備，這就是輸出刷新。P

29、LC重復執(zhí)行上述三個階段，每重復一次的時間稱為一個掃描周期。PLC將映像寄存器中的內容送入到周期中，輸入掃描和輸出刷新的時間一般為4ms左右，而程序執(zhí)行時間可因程序的長度不同而不同。PLC一個掃描周期一般在40100ms之間。PLC的一個工作周期主要有上述三個階段，但嚴格說來還應包括以下四過程，但這四個過程都是在輸入掃描過程之后進行的。(1) 統(tǒng)自監(jiān)測。檢查程序執(zhí)行是否正確，如超時則停止中央處理器工作。(2) 與編程器交換信息，這在使用編程器輸入和調試程序時執(zhí)行。(3) 與數(shù)字處理器交換信息，這只在PLC中配置有專用數(shù)字處理器時才執(zhí)行。(4) 網絡通信。當PLC配置有網絡通信模塊時，應與通信對

30、象進行數(shù)據(jù)交換。圖33 PLC掃描工作方式3.3.3 、可編程序控制器工作的主要特點：輸入信號集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理，輸出過程也集中批處理，這種“串行”工作方式，可避免繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中觸點競爭和時序失配的問題，這是PLC可靠性高的原因之一，但又導致輸出對輸入在時間上的滯后，這是PLC的缺點之一。PLC在執(zhí)行程序時所用到的狀態(tài)值不是直接從實際輸入口所獲得的，而是來源于輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。輸入映像寄存器的狀態(tài)值，取決于上一掃描周期從輸入端子中采樣取得的數(shù)據(jù)，并在程序執(zhí)行階段保持不變。輸出映像寄存器中的狀態(tài)值，取決于執(zhí)行程序輸出指令的結果。輸出鎖存器中的狀態(tài)值是上一個掃描

31、周期的刷新階段從輸出映像寄存器轉入的。還需指出一點：在PLC中常采用一種稱之為“看門狗”的定時監(jiān)視器來監(jiān)視PLC的實際工作周期是否超出預定的時間，以避免PLC在執(zhí)行程序過程中進入死循環(huán)，或PLC執(zhí)行非預定的程序而造成系統(tǒng)癱瘓。3.3.4 、可編程序控制器的分類：目前PLC的品種很多，規(guī)格性能不一，且還沒有一個權威的統(tǒng)一的分類標準，準確分類是困難的，但一般按以下分類：(1) 按結構形式分類，可分為整體式和模塊式；(2) 按輸入輸出點數(shù)和存儲容量分類，可分為大、中、小三種；(3) 按功能分類，可大致分為低檔機、中檔機、高檔機三種；3.3.5、 可編程序控制器的輸入/輸出接口模塊可編程序控制器的對外

32、功能主要是通過各類接口模塊的外接線，實現(xiàn)對工業(yè)設備或生產過程的檢測與控制。通過各種輸入/輸出接口模塊，可編程序控制器既可檢測到所需的過程信息，亦可將處理后的結果傳送給外部過程，驅動各種執(zhí)行機構，實現(xiàn)工業(yè)生產過程的控制。實際生產中的信號電平多種多樣，外部執(zhí)行機構所需的電平也是多種多樣，而可編程序控制器的CPU所處理的只能是標準電平，正是通過I/O接口實現(xiàn)了這種信號電平的轉換。為了適應各種各樣的過程信號，相應有許多種I/O接口模塊，如數(shù)字量 輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，在這些模塊中又包含了各種不同信號電平的模塊。開關量輸入模塊,是將外部隊數(shù)字量信號轉換成可編程控制器C

33、PU模塊所需的信號電平，并傳送到系統(tǒng)總線上。一般分為直流匯點輸入方式、交流匯點輸入方式和分隔式輸入方式三種類型。開關量輸出模塊，用來將可編程序控制器CPU模塊的TTL電平轉換成外部過程所需的信號電平，并以此來驅動外部過程度執(zhí)行機構、顯示燈等負載。3.4、可編程序控制器的指令系統(tǒng)及編程方法PLC是以程序的形式進行工作的，PLC所使用的各種程序集合稱之為PLC的軟件系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和用戶軟件組成。系統(tǒng)軟件包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機，將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障；它由PLC生產廠家提供，并固化在E

34、PROM中，不能由用戶直接存取。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用PLC控制系統(tǒng)軟件設計的工作將主要是用戶軟件設計。PLC用戶軟件的設計要基于產品提供的某一編程語言。PLC常采用的編程語言有以下幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言和某些高級語言。3.5、 本章小結 本章主要是針對系統(tǒng)中利用的S7-200系列PLC進行了系統(tǒng)、簡要的介紹。第4章 PLC對金屬壓鑄機的控制4.1、I/O點數(shù)的確定 4.1.1、輸入點的確定 圖4.1.1-1所示為一簡易壓鑄機工藝流程圖。該壓鑄機是一水平/垂直 位移的機械設備，其操作是將金屬液體通過右邊液壓推進模腔，待冷卻后開模然后取出工件。 圖4.1.1-

35、1 金屬壓鑄機工藝流程圖從控制流程中可以看，加工工藝要求須經原位、關模、射出、冷卻、開模、洗模以及復位這7個工步。故在控制方式上需要4個按鈕：一個用于啟動按鈕SB1，使壓鑄機進行動作，一個用于停止（急停）按鈕SB2，便于處理在任何情況下的停止運行，一個是用于完成自動方式、單動方式和手動方式的選擇按鈕SB3，以及一個復位開關按鈕SB4。壓鑄機的限位開關有5個：、當噴嘴下移結束洗模時需上移，但不可能說其無休止的上移，否則壓鑄機會被設計的無限大，此時則需一個上限位開關對其進行控制，即：噴嘴歸位限位開關SQ5、當噴嘴進行洗模時需下移，但不可能無休止的下移，即一直下移，否則會撞上金屬壓鑄機，此時則需一個

36、下限位開關對其進行控制，即：噴嘴下限限位開關SQ6、當工件冷卻需自動頂出和洗模時需對模板進行開?？刂?，但其不能無休止的開模，即一直向左移，否則壓鑄機將被設計的無限大，此時需對其進行左限位控制，即：開模確認限位開關 SQ2、當開始射料時需對模板進行關?？刂疲洳荒軣o休止的關模，即一直向右移，否則將會撞上機器右面固定的部分，使壓鑄機受損，此時需對其進行右限位控制，即：關模確認限位開關SQ3、當關模結束，并要求射料時，需有一個開關確認活塞以便確認已射滿空腔，即：射出確認限位開關SQ4 通過圖4.1.1-1的金屬壓鑄機的工藝流程圖以及對輸入點的分析可知，根據(jù)按鈕SB和限位開關SQ的輸入情況，確定的輸

37、入點為9點。 4.1.2、輸出點的確定在有輸入信號的情況下，需要輸出相應的各種控制信號對執(zhí)行元件進行控制，使系統(tǒng)按照要求進行相應的動作。因此，輸出信號有：、確定壓鑄機內部PLC是否已經運行，即：壓鑄機的PLC運行指示驅動信號。故需壓鑄機的PLC運行指示燈1個、確定金屬壓鑄機本身機器的正常工作，即：機器工作指示驅動信號。故需壓鑄機本身機器運行指示燈1個、在射料和自動頂出零件時，需進行開模和關模動作，即：開模/關模驅動信號。故需開模/關模電磁閥2個、在完成自動頂出時，需對內空腔進行洗模處理，需進行噴嘴下移動作，即：噴嘴下移驅動信號。故需噴嘴下移電磁閥1個、在完成自動頂出時，需對內空腔進行洗模處理，

38、即：洗模液驅動信號。故需洗模液電磁閥1個、在結束洗模過程以后，需進行噴嘴上移動作，即：噴嘴上移驅動信號。故需噴嘴上移電磁閥1個、當射料完成后，需對內腔進行冷卻一段時間，即:冷卻水驅動信號。故需冷卻水電磁閥1個、當關模完畢以后，需對內空腔進行射料操作使其動作，即：射出驅動信號。故需射出電磁閥1個根據(jù)以上確定以上所述設備的輸出控制信號情況，確定的輸出點數(shù)為9點。 綜合4.1.1和4.1.2所述，確定輸入/輸出（I/O）點數(shù)為9個輸入加9個輸出，共18個點數(shù)。4.2、PLC的選型 目前主要PLC生產廠家有三菱、歐姆龍、西門子、等。西門子PLC用于大型工控、自動化中，數(shù)據(jù)處理比較好，相比之下，三菱PL

39、C是比較普通，性價比好，多數(shù)用于順序控制或是伺服控制，但系統(tǒng)相對之下不是很穩(wěn)定；歐姆龍PLC比三菱PLC性能稍好一點，但價格相對較高且功能小一些，適用于小系統(tǒng)的編程，多數(shù)用于順序控制或是伺服控制。三者相較之下，西門子PLC具有長期兼容性和可用性，且經濟實用，所以說選擇西門子PLC。西門子PLC的產品又有各種系列，其中以S7-200、S7-300、S7-400三種最為常用。S7-200適用于一系列機械設備或用作獨立的解決方案，應用于性能要求較低的自動化任務，且其屬于整體式PLC。整體式PLC一般可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展；S7-300設計緊湊，在CPU集成

40、了許多功能，屬于故障安全類型；S7-400具有優(yōu)異的高速處理能力和通訊性能，屬于故障安全與容錯類型。而S7-300和S7-400均屬于模塊式PLC。模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。主要用于大、中型PLC。根據(jù)控制方案，輸入/輸出信號方面：系統(tǒng)需要4個按鈕SB1SB4、5個限位開關SQ2SQ6共9點數(shù)字量輸入信號，和2個指示燈、7個電磁閥共9點數(shù)字量輸出，不需模擬量模塊，同時考慮到余量，因S7-200CPU221（I/O=6/4）和S7-200CPU222（I/O=8/6）的I/O口點數(shù)不滿足本次設計要求，而S7-200CPU226（I/

41、O=24/16）雖滿足要求，但是不必大材小用，故選用S7-200CPU224（I/O=14/10）型號PLC來控制系統(tǒng)。 4.2.1、I/O地址分配 將9個輸入信號和9個輸出信號，按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對應，編排好地址。列出外部I/O信號與PLC I/O端地址編號對照表，如圖4.2.1-1所示。表4.2.1-1 I/O地址分配表輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明1I0.0啟動按鈕SB1按鈕2I0.1停止按鈕SB2按鈕3I0.2操作方式選擇SB3按鈕4I0.3開模限位開關SQ2限位開關5I0.4關模限位開關SQ3限位開關6I0.5射出限位開關SQ4限位開關7I0.6噴

42、嘴上限限位開關SQ5限位開關8I0.7噴嘴下限限位開關SQ6限位開關9I1.1復位按鈕SB4按鈕1Q0.0PLC運行指示燈2Q0.1機器工作指示燈3Q0.2關模電磁閥電磁閥4Q0.3開模電磁閥電磁閥5Q0.4噴嘴下移電磁閥電磁閥6Q0.5洗模液電磁閥電磁閥7Q0.6噴嘴上移電磁閥電磁閥8Q0.7冷卻水電磁閥電磁閥9Q1.0射出電磁閥電磁閥 圖4.2.1-2 PLC控制原理圖4.3、控制系統(tǒng)的設計原位：模板在開模確認位置，開模確認限位開關閉合；洗模嘴上升歸位，噴嘴歸位限位開關閉合。關模：有啟動信號按下后，關模電磁閥通電，模板右移。射出：當模板右移到位，射出確認限位開關閉合，射出電磁閥通電，射出活

43、塞向左移，將金屬推進模內。冷卻：射出活塞自動歸位，射出確認限位開關閉合，冷卻水電磁閥通電，利用冷卻水成型。開模：延時5S待工件冷卻后，開模電磁閥通電，模板左移，工件自動頂出。洗模：模板左移到位，開模確認限位開關閉合，噴嘴下移，洗模液電磁閥均通電，噴嘴下移并洗模液。 復位：噴嘴下移到位，噴嘴下限限位開關閉合，噴嘴上移電磁閥通電，噴嘴上升回到原位?？刂屏鞒倘缦聢D所示： 控制流程圖4.4、程序設計根據(jù)前面的控制方案，I/O點數(shù)分配，程序設計如下圖所示： 4.5、調試 4.5.1、控制邏輯調試 認真檢查控制邏輯是否能夠滿足控制要求。 4.5.2、現(xiàn)場調試 現(xiàn)場電氣系統(tǒng)構成 電氣系統(tǒng)由電控柜、操作臺及個

44、分線盒組成，電氣控制選用S7-200的PLC控制，由迷你工作站進行畫面顯示及參數(shù)選擇控制。整個電氣控制系統(tǒng)由四個部分組成： 、發(fā)出信號元件：如行程開關、按鈕、操作開關等。 、S7-200可編程式控制制器（PLC）及迷你工作站。 執(zhí)行動作元件：如電磁閥、信號燈。 電動機等。 電源系統(tǒng)圖如圖4.6.2-1所示，整個系統(tǒng)使用380V電源，電動機控制接觸器等使用交流220V，由控制變壓器TC1供電，迷你工作站的電源是經過TC1后再通過TC2穩(wěn)壓電源供電，比例閥的電源是經過TC1再經過TS2供電，直流24V電磁閥線圈是由TS1供電(直流24V)，測試部分測合型力的電源由分線盒中變壓器供電，測壓射力和壓射

45、速度的電源由TS3供電。圖4.6.2-1 電源系統(tǒng)圖 4.5.3、聯(lián)鎖關系 油溫高于55卸荷 允許循環(huán)必須具備如下條件：各液壓缸回程到位，各行程（或接近）開關起作用。 起泵時必須將開關轉到手動位置，PLC啟動程序運行后，工作在卸荷狀態(tài)。 芯器與合型、開型、頂出聯(lián)鎖有如下關系：有芯器情況下，動芯插入后才能合型，合型后靜芯才能插入；靜芯抽出后才能開型，開型后動芯才能抽出，動芯抽出后才能頂出。 手動時，各動作均可單獨進行，任何動作停止時泵均可自動卸荷。 4.5.4、故障顯示及處理方法 事故處理：急?；蛲ｋ姾?，機器停原位不動需作如下處理： 聯(lián)動程序不能起泵，需轉到手動位置。 兩主泵及小泵在機器任何位置

46、起泵均需延時升壓。4.6、本章小結 本章主要是PLC對金屬壓鑄機的控制設計、程序編制以及調試等相關內容做了介紹。畢業(yè)設計總結 經過一個學期的努力，我終于完成了對金屬壓鑄機的PLC控制，在設計期間，我查閱了大量資料，了解了許多有關液壓系統(tǒng)，PLC編程的知識與技巧。本論文設計主要由以下幾部分組成：第一部分針對金屬壓鑄機的發(fā)展概況、各部分的組成、系統(tǒng)的工藝要求如設計要求、目的及系統(tǒng)任務進行了闡述；第二部分主要介紹了臥式冷室壓鑄機的工藝流程和工作原理，并對其相關重要內容做了介紹。；第三部分則針對系統(tǒng)中利用的S7-200系列PLC進行了系統(tǒng)、簡要的介紹；第四部分對系統(tǒng)的硬件、軟件設計進行了闡述：對系統(tǒng)的

47、工藝流程圖，功能表圖及梯行圖做了詳細的幾介紹，還有對相關器件的使用、調試方法及注意事項進行了簡單的說明。、本次設計的是一個用PLC控制的系統(tǒng)，為此大大提高了本人的系統(tǒng)設計的水平和理論聯(lián)系實際的能力，對PLC(可編程序控制器)理論知識的了解和應用更加深入，這為我今后的工作打下了一定的基礎。 致謝詞 本論文是在易鋒老師和同學的幫助下完成的。易老師淵博的知識、敏銳的洞察力、豐富的實踐經驗和富有創(chuàng)建的學術思想給本論文的研究指明了方向，而易老師嚴格的治學精神，兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度以及對于科學的孜孜不倦的追求，使我在科學的道路上受益非淺，更在人生觀和世界觀的培養(yǎng)上受到啟迪。易老師對于科學的嚴格態(tài)度將永遠激勵

48、我學習！在此，謹向我尊敬的易老師表示由衷的感謝和最真誠的敬意！同學的關心也是我的論文能夠圓滿完成的關鍵，在此，我也向我的同學表示感謝！此外，我還要感謝南通職業(yè)大學提供良好的上機環(huán)境，使我的論文圓滿完成，對我的同學、老師，還有學校表示在次的感謝！參考文獻 1、可編程序控制器原理及其應用系統(tǒng)設計技術 宋德玉 北京 冶金工業(yè)出版社 1999、7 2、電氣控制及PLC 周軍 北京 機械工業(yè)出版社 2001、8 3、壓鑄機控制技術 彭繼慎 北京 機械工業(yè)出版社 2006、6 4、液壓氣動技術手冊 路甬祥 北京 機械工業(yè)出版社 2002 5、可編程序控制器（PLC）應用技術 徐德 濟南 山東科學技術出版社

49、 1996、1 6、液壓傳動與氣壓傳動 何存興、王明智 武漢 華中科技大學出版社 2000、8 7、可編程序控制器及其應用 萬太福、唐賢永 重慶 重慶大學出版社 1995 8、微機可編程序控制器原理使用及應用實例 耿文學 北京 電子工業(yè)出版社 1990、11 9、可編程控制器原理與程序設計 謝克明、夏路易 北京電子工業(yè)出版社 2002、810、可編程序控制器 黃明琪、馮濟纓、王福平 重慶大學出版社 2003、511、液壓與氣壓傳動 路甬祥 北京 機械工業(yè)出版社 2005 12、PLC在金屬壓鑄機控制系統(tǒng)中的應用J 陸秀玲 李可生 機電一體化 2003、613、基于可編程控制器的熱室壓鑄機自動控

50、制系統(tǒng)J 趙黎麗 輕工機械 2003、314、現(xiàn)代電氣控制及PLC應用M 張桂香 北京 化工工業(yè)出版社 200315、現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術M 王永華 北京 北京航空航天大學出版社 2000外文翻譯PLC control system design main pointIn the modernized industrial production equipment, has the massive digital quantity and the simulation quantity control device, for example the electrical machinery stops, solenoid valve's make and break, the product counting, the temperature, the pressure, the current capacity hypothesis and the control and so on, in the industry scene's