基于plc和触摸屏的制芯设备控制系统设计

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1、开题报告院系：专业：材料成型及控制工程指导教师：学生姓名：基于PLC和触摸屏的制芯设备控制系统设计一、概述1.1选题背景随着铸造生产的自动化水平不断提高，迫切需要对一些由继电器、接触器控制的铸造设备进行改造，从而使一些原有设备得到再利用而产生经济效益。本次试验设计主要是对铸造厂射砂制芯机进行PLC改造，以提高工作效率，实现生产的自动化【1】。制芯机制芯技术广泛应用于世界汽车工业,由于对于新的时代对汽车铸件的尺寸精度和轻量化提出了更高要求。因此,世界各国除了进一步开发控制新技术外,对形成铸件中空部分的型芯制芯工艺和技术进行了深入的研究和开

2、发。当前,制芯机控制技术的主要课题是减少成本、节省人力、自动化。原有的继电器、接触器控制技术不能满足汽车工业及其他相关工业对制芯设备控制技术的高要求，且可靠性差、成本高，而利用PLC技术对热芯盒射芯机改造可以避免这些缺点，满足企业对制芯设备控制技术的自动化的要求。利用PLC和触摸屏实现对制芯设备的自动，半自动以及手动控制的过程中，能够更好地学习和了解PLC本身功能强，可靠性高，操作灵活，编程简便以及适合于工业环境等一系列优点，在工业自动化、过程控制、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛【2】。同时也将热芯盒等造型设备大量快

3、速生产的优势发挥出来。所以本次试验设计选定了对铸造厂射砂制芯机进行PLC改造。1.2热芯盒制芯设备的介绍1.2.1结构简介热芯盒制芯机的结构主要由三大零部件组成。1.立柱部件：主要由横梁、立柱构成设备的上部构架。在横梁上安装有砂筒、砂斗、砂阀部件、压紧缸等零部件构成制芯的供砂、供气系统。2.射砂装置：包含有砂筒、气阀、砂筒架、射头、射砂板等零部件组成。工作时由压紧缸将砂筒压紧在芯盒的上平面上，打开射砂阀进行射砂。排气射砂完毕，松开压紧缸（退回原始位置）完成射砂、加砂工作。3.模架部件：主要由动模板、左右支架板及导柱、导套、顶杆、合模缸等

4、零部件组成【3】。VS550热芯盒制芯机的结构简图如图1所示。图1　VS550垂直分型热芯盒制芯机1.2.2工艺流程热芯盒射芯机工作原理及其工艺过程可表述如下。（射砂筒内装满砂时可最多造6个砂芯，假设射砂筒起始为充满状态）。 热芯盒射芯机采用气动系统控制，射芯机的动作过程包括闸门开，加砂，闸门关、芯盒夹紧、工作台上升，射砂，排气，工作台下降，加热，芯盒打开等。气动系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现【4】。工艺流程如图2所示射砂次数≤6定时定时SQ1工作起动闸门开加砂振动闸门关加砂停2s马达动作5s停振动马达停定时SQ2SQ3拖板进

5、左右芯盒夹紧工作台上升2sSQ4定时定时SQ5射砂排气工作台下降射砂指示灯亮3s射砂指示灯灭2s定时定时加热，加热指示灯亮芯盒打开手动起芯50s加热指示灯灭2s拖板出图2热芯盒射芯机工艺流程图1.3PLC和触摸屏的介绍1.3.1PLC介绍（1）PLC的定义国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计【5】。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。（2）

6、PLC的类型1.可编程逻辑控制器按结构分为整体型和模块型两类;2.按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；3.按CPU字长分为8位、16位、32位、64位等;4.按控制能力分为微型机、小型机、中型机、大型机等。（3）PLC的功能1.控制功能：逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序控制。2.数据采集、存储与处理功能：数学运算功能、数据处理、模拟数据处理。3.输入/输出接口调理功能：具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种热电阻或热电偶。4.通信、联网功能

7、。5.人机界面功能。6.编程、调试等，使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。（4）PLC的特点1.高可靠性2.丰富的I/O接口模块3.采用模块化结构4.运行速度快5.功能完善6.编程简单，易于使用7.系统设计、安装、调试方便8.维修方便，维修量小9.总价格低（4）PLC的控制方式PLC采用循环扫描的控制方式。这种控制方式是在系统程序的控制下顺序扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。整个工作过程可分为输入处理、程

8、序处理、输出处理三个阶段。1)输入处理  PLC在执行程序前，将PLC的整个输入端子的ON／OFF状态写入到输入数据存储器中。在执行程序的过程中，即使输入变化，输入数据存储器的内容也不变，而在下一个周期的输