基于PLC的钢丝成型机的电气控制设计

基于PLC的钢丝成型机的电气控制设计

 基于PLC的钢丝成型机的电气控制设计

 
 
摘要:近年来,随着工业、制造业自动化发展水平的提高,钢丝成型机在工业制造生产中的地位越来越显得重要,钢丝成型机自动化设备在汽车零部件、日用五金制品、各种线性工业制品领域等方面的应用也变得非常重要。怎样设计一个合理、完整的钢丝成型机的系统,不仅能够创造巨大的经济效益价值,同时也是现如今国际、社会的发展的自动化趋势。本文重点介绍了钢丝成型机的工作原理,设计了利用PLC软件和触摸屏技术等主要控制技术来实现钢丝成型机的动作原理。以钢丝的自动送入、拉直、切断、压入成型、出料等环节为设计依据,以PLC为设计基础,利用触摸屏界面来实现对设备的操作与设备的运行状态,实现安全操控,方便操作,高效益运行等特点。使用PLC作为主要控制单元,控制钢丝的拉伸,切断与压模成型,吹出等动作,最后实现钢丝的自动成型。本论主要包括:1.钢丝成型机的研究意义。主要描述了手工作坊到现如今全自动生产的改变。2.钢丝成型机的总体结构设计,对步进电机、气缸、触摸屏、PLC等应用作解释和简单的介绍,并对设备的硬件系统进行了说明与选型。3.控制系统的设计,对PLC编程,人机界面的进行设计说明。4.安全检测和报警系统的应用与意义。 
关键词:钢丝成型;PLC;触摸屏;气动控制
 
Electric control design of steel wire forming
machine based on PLC
Abstract: In recent years, with the development of industry and manufacturing automation, the position of steel wire forming machine in industrial manufacturing is becoming more and more important, the automatic equipment of steel wire forming machine in auto parts, daily hardware products, The application of various linear industrial products has also become very important. How to design a reasonable and complete system of steel wire forming machine can not only create huge economic benefit value, but also the trend of automation of international and social development nowadays. This paper mainly introduces the working principle of the wire forming machine, and designs the principle of the operation of the wire forming machine by using the PLC software and the touch screen technology. To wire automatic feeding, straightening, cutting, pressing into the molding, discharging and other links as the design basis, with PLC as the design basis, the use of touch screen interface to achieve the operation of equipment and equipment running state, to achieve safe control, convenient operation, cost-effective operation and so on. Using PLC as the main control unit to control the tensile of steel wire, cut off and die forming, blow out and so on, finally realize the automatic forming of steel wire. This paper mainly includes: 1. The research significance of wire forming machine. The main description of the manual workshop to today's automatic production changes. 2. Steel wire Forming machine's overall structure design, to the stepper motor, the cylinder, the touch screen, the PLC and so on the application explains and the simple introduction, and has carried on the explanation and the selection to the equipment hardware system. 3. Control system design, PLC programming, Man-machine interface design instructions. 4. The application and significance of safety detection and alarm system. 
Key words: steel wire forming: PLC, touch screen, pneumatic control
 
 
 
 
 
一、引言
1.1课题来源及研究意义
本课题来源于无锡职业技术学院自动化生产设备应用学生创新团队建设项目。该学生创新团队主要是由我院创新、研究老师带队,设计各种创新生产自动化设备。带领学生工、学相结合,拓展思维,提高动手实践能力。该设计项目主要是以钢丝的拉伸、切断、成型为主要工作,由钢丝成型机来完成,以PLC为主要控制单元,步进电机,气缸为主要动作单元,完成某种工业上的生产需求。设计出合理的钢丝成型机可以大大提高生产效益和经济价值,符合社会工业生产的发展趋势。
 
1.2钢丝成型机的应用与意义
随着工业制造的快速发展,越来越多的工业原料与工业产物出现在人们的视线。而钢丝这一工业产物,早就运用于各种生产领域,汽车五金,人们的日常生活用品,各种钢丝线性制品等都离不开钢丝这一材料。在刚开始的时候,对于钢丝的生产,有很多是手工制作完成的。工作效率低,创造的是很低的经济价值。在如今,工业快速发展,尤其是自动化这一概念的提出,自动化生产,PLC技术等高速发展。而钢丝成型机就是基于PLC技术的一种自动化生产设备。代替了原本的手工,大大的提高了生产效率,保障了工业需求和日常生活需求,创造了极大的社会经济价值。
1.3本课题的主要研究内容
本课题以钢丝的自动送入、拉直、切断、压入成型、出料等环节为设计依据,以PLC为基础设计的钢丝成型设备。按照设计要求,主要研究内容有:
(1).关于钢丝成型机的机械结构设计;
(2).关于步进电机的工作原理与选型;
(3).于气动回路的电气控制设计;
(4).关于触摸屏的软件设计与接线设计
(5).关于PLC的应用与编程设计
 
二、 基于PLC的钢丝成型机的总体结构设计
   2.1钢丝拉伸成型机的机械结构设计
2.1.1钢丝拉伸成型的工作概述
 根据钢丝成型机的主要工作内容,拉直,切断,成型,出料等环节,所设计的机械结构需要符合要求,实现一系列动作。图2.1为钢丝成型机的机械结构示意图,按照项目要求进行设计。钢丝开始时并不是直的,在经过水平方向和垂直方向的辅助转轮的作用后,被拉伸成直线型,实现钢丝的拉直。在步进电机的驱动下,开始向前运动。钢丝继续向前运动,在到达气缸1刀口的下方时,在气缸1的下方设有传感器,检测到信号后电磁阀动作,继而气缸动作,实现钢丝的切断。同时,气缸2动作,驱动摸具的上模抬起,钢丝切断后,进入摸具,气缸2再驱动上模进行压模,实现钢丝的成型。然后上模抬起,气缸3动作,进行吹气,将压好成型的钢丝吹出模具,实现钢丝的出料环节。此时,气缸3停止吹气。以上动作重复,循环进行,实现钢丝拉伸成型机的自动化生产。
 目 录
第1章  引言……………………………………………………………………1
1.1课题来源及研究意义…………………………………………………1
1. 2 钢丝成型机的应用与意义……… …………………………………………………1
1.3本课题的主要研究内容………………………………………………2
第2章 基于PLC的钢丝成型机的总体结构设计…………………………………4
2.1钢丝拉伸成型机的机械结构设计 …………………………………………4
2.1.1钢丝拉伸成型的工作概述  ………………………………………4
2.1.2钢丝成型机的工作流程框图………………………………………4
     2.2钢丝成型机的辅助转轮的应用与设计…………………………………………… 5
2.3 关于步进电机在系统中的应用与设计 ………………………………………5
2.3.1步进电机的概述……………………………………………………5
2.3.2步进电机的工作原理………………………………………………6
2.3.3步进电机的选型……………………………………………………8
2.3.4步进电机的控制方式………………………………………………8
2.4气动回路在系统中的应用设计………………………………………………13
2.4.1气压传动系统简介……………………………………………14
2.4.2气缸简介………………………………………………………15
2.4.3气缸的组成……………………………………………………16
2.4.4冲击气缸的工作原理…………………………………………16
2.4.5气缸的位置检测………………………………………………16
2.4.6钢丝成型机气动回路的运行原理和电气……………………16
2.4.7气动回路的控制方式………………………………………16
2.4.8钢丝成型机的气缸的选型…………………………………16
2.5钢丝成型机的传感器应用设计………………………………………………13
2.5.1传感器概述…………………………………………………16
2.5.2传感器的组成及其分类……………………………………16
2.5.3钢丝成型机上的对射型传感器的设计应用………………16
第3章  钢丝成型机的控制系统设计…………………………………………28
3.1 PLC的设计…………………………………………………………………28
   3.1.1PLC的简单介绍………………………………………………28
   3.1.2PLC的特点和应用领域………………………………………29
   3.1.3PLC的分类与主要产品………………………………………29
   3.1.4PLC的基本结构………………………………………………29
   3.1.5PLC的选型……………………………………………………29
   3.1.6PLC的I/O分配表……………………………………………29
   3.1.7PLC控制系统流程图…………………………………………29
   3.1.8PLC的外部接线图……………………………………………29
   3.1.9PLC程序的编写……………………………………………29
3.2触摸屏技术在系统中的应用………………………………………………………28
3.2.1 触摸屏简介………………………………………………………20
3.2.2 触摸屏与PLC的通讯设计……………………………………26
3.2.3触摸屏的内部参数设置…………………………………………30
第4章结论…………………………………………………………… …………36
第5章致谢……………………………………………………………… …………36
第6章参考文献……………………………………………………… …………36
第7章附录…………………………………………………………… …………36
       附录1PLC梯形图……………………………………………20
       附录2PLC外部接线图…………………………………………20
       附录3触摸屏界面按钮、指示灯设计图……………………………20
 
参考文献
1. 奚茂龙,陆荣,赵翱东,单正娅,小型综合自动化系统集成,西安:西安电子科技大学出版社,2014.9
2. 孔凡才,自动控制原理与系统第三版,北京:机械工业出版社,2017.2
3. 梁森,王侃夫,黄杭,自动检测与转换技术,北京:机械工业出版社,2013.1
4. 刘小春,张蕾,电机与拖动第二版,北京:人民邮电出版社,2015.1
5.坂本正文,步进电机应用技术,北京:科学出版社,2010
6.白柳,于军,液压与气压传动第二版,北京:机械工业出版社,2017.8
7. SMC(中国)有限公司,现代实用气动技术第二版,北京:机械工业出版社,2003.10
8. 郭琼,PLC应用技术第二版,北京:机械工业出版社,2014.3
9. 金沙、耿惊涛,PLC应用技术,北京:中国电力出版社,2010.2
10. 韩兵,触摸屏技术及应用,北京:化学工业出版社,2008
 
 

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