基于松下PLC的熱熔冷卻一體機控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

1、 基于松下PLC的熱熔冷卻一體機控制系統(tǒng)的設(shè)計 系 （院）： 機 電 工 程 系 學(xué)生姓名： 邢 愛 君 專業(yè)班級： 機 電 11C5 班學(xué) 號： 111011531 指導(dǎo)教師： 許 月 琳 2013年12月20日聲 明 本人所呈交的基于松下PLC的熱熔冷卻一體機控制系統(tǒng)的設(shè)計，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 2014年 月 日 【摘要】在科技迅速發(fā)展的現(xiàn)代化社會，人們的生活質(zhì)量大幅度提高，對

2、于高科技產(chǎn)品的需求也大幅度增加。這導(dǎo)致了廠家的單子多了，但廠家要保證產(chǎn)量與產(chǎn)品的品質(zhì)，這就導(dǎo)致了這種各樣為這些高科技產(chǎn)品服務(wù)的自動化設(shè)備被設(shè)計并制造出來。熱熔冷卻一體機電路采用PLC為控制核心，具有復(fù)雜的順序控制、精確定位、模擬量輸出等功能。當(dāng)設(shè)備在自動生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時，設(shè)備會停止工作，處于報警狀態(tài)，便于維護和程序修改。利用本次設(shè)計，對與熱壓、冷壓這一塊也有了深刻的了解，通過電磁閥、加熱管、溫控器組成熱壓部分，通過電磁閥、氣管、針管組成冷壓部分。同時，初步掌握PLC的基本控制功能學(xué)會了運用PLC控制伺服電機的精確定位的基本工業(yè)控制，學(xué)會了PLC與觸摸屏的通訊?！娟P(guān)鍵詞】：PLC；伺服電機；

3、觸摸屏；電磁閥；傳感器；加熱管；控制；溫控器等目錄引言1一、可編程控制器的概述2（一）可編程控制器的定義2（二）PLC的基本結(jié)構(gòu)2（三）可編程控制器的優(yōu)點2二、熱熔冷卻一體機2（一）熱熔冷卻一體機概述2（二）熱熔冷卻一體機的操作說明3（三）熱熔冷卻一體機的注意事項7三、熱熔冷卻一體機所用的電器元件8（一）PLC的選型及說明8（二）電機的選型及說明8（三）傳感器的選型及說明8（四）觸摸屏的選型及說明9（五）電磁閥的選型及說明9（六）其它電器元件9四、PLC控制熱壓冷壓的動作過程10（一）初始狀態(tài)10（二）熱壓、冷壓控制10（三）急停與停機控制10五、PLC控制熱壓、冷壓硬件系統(tǒng)的設(shè)計10（一）I

4、/O口與內(nèi)部資源分配10（二）PLC電路走線圖11六、PLC控制熱壓冷、壓軟件系統(tǒng)的設(shè)計12（一）松下PLC控制的梯形圖12（二）松下觸摸屏的設(shè)置及其與松下PLC之間的通訊31總結(jié)33參考文獻34謝辭35 引言進入科技發(fā)展的大時代，各種高科技產(chǎn)品被人們所接受，加快了高科技產(chǎn)品更新的步伐。可編程控制器就是其中一個，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算和操作的電子裝置。它靠著體積小、可靠性高、抗干擾能力強、控制功能完善、適用性強、安裝接線簡單等眾多優(yōu)點被絕大多數(shù)的電氣工程師所接受，導(dǎo)致了它在工業(yè)控制中運用的非常廣泛。設(shè)計的熱熔冷卻一體機，是采用PLC為控制核心，具有復(fù)雜的順序控制、精確定

5、位、模擬量輸出等功能。以PLC為控制核心的熱壓、冷壓控制系統(tǒng)，在它的接口上接有電磁閥、中間繼電器等電氣元件，而各種電氣元件之間的邏輯關(guān)系是通過程序來表達的，改變程序就能實現(xiàn)控制要求的改變。目前，PLC與觸摸屏之間的通訊也越來越被電氣工程師所接受。通過兩者之間的通訊，觸摸屏能直接控制其熱壓、冷壓的動作，熱壓、冷壓的時間等控制。在我的設(shè)計中熱壓部分由電磁閥、加熱管、溫控器組成,冷壓部分由電磁閥、氣管、針管組成。通過熱壓、冷壓來實現(xiàn)設(shè)備的運行。 課程設(shè)計就是以可編程控制器為控制核心，同時通過PLC與觸摸屏的通訊來實現(xiàn)對熱壓、冷壓的控制。- 35 -一、可編程控制器的概述（一）可編程控制器的定義可程控

6、制器（PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算和操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。（二）PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC是基于計算機技術(shù)和自動控制理論發(fā)展而來的，它既不同于普通的計算機，有不同于一般的計算機控制系統(tǒng)，PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本和計算機相同。PLC是以微處理為核心，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。作為一種特殊形式的計算機控制系統(tǒng)，PLC在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件組成，

7、軟件結(jié)構(gòu)及I/O通道，用戶界面等都有其特殊性。PLC結(jié)構(gòu)如圖1-1所示編程器 輸入電路輸出電路 中央處理單元（CPU） 應(yīng)用程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器圖1-1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖（三）可編程控制器的優(yōu)點1.可靠性高，抗干擾能力強，是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能2.編程方便，易于使用3.通用性強，配套齊全，功能完善4.程序設(shè)計簡單，易學(xué)，易懂5.采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便6.安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量小 7.能耗低，體積小，重量輕二、熱熔冷卻一體機（一）熱熔冷卻一體機的概述熱熔冷卻一體機是適用于幫助手機外殼、電腦外殼等模具貼保護膜的一種機器。通過加熱使保護膜具有粘性，然后覆蓋到模具上，在冷

8、卻使其粘住。熱熔冷卻一體機貼膜比起手工貼膜有很多優(yōu)點，首先貼膜的精度大幅度提高，從而可以提高工廠的生產(chǎn)效率；降低產(chǎn)品的成本；而且可以大幅度降低人力、物力。（二）熱熔冷卻一體機的操作說明1.使用環(huán)境 （1）電源： AC380V 50HZ/60HZ （2）氣壓： 26KG/M2.使用說明 （1）開機，打開機器電源開關(guān) ，檢查氣源是否通好，壓力是否在工作的范圍之內(nèi)。（2）設(shè)備有手動操作和自動操作兩種模式。是由手動/自動選擇開關(guān)切換的。（3）設(shè)備每次通電后須確保壓力傳感器是否清零，按壓力傳感器左鍵清零；且確保壓力傳感器在非保持狀態(tài)下。若在保持狀態(tài)下壓力傳感器右下角紅燈亮，按MOD鍵紅燈滅。（4）設(shè)備若

9、在報警狀態(tài)，自動無法啟動。若溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)則溫度報警（設(shè)定溫差一般在-10 +10之間），具體溫差可自主設(shè)定。（5）設(shè)備有光柵作為安全保護，當(dāng)設(shè)備在運行中，接觸安全光柵電機不作動作，急停復(fù)位后方可。3.觸摸屏操作（1）設(shè)備有手動/自動兩種狀態(tài)。若進入手動狀態(tài)，首先選擇面板旋紐至手動。再觸摸首頁手動操作鍵即可進入手動界面。如圖2-1、2-2所示圖2-1 首頁圖2-2 手動畫面一在手動界面一中按熱熔上或熱熔下鍵，熱熔電機上下，冷卻上下類同。觸摸上一頁鍵返回首頁；觸摸,下一頁鍵進入手動界面二。如圖2-3所示圖2-3 手動畫面二在手動畫面二中觸摸熱熔氣缸原位鍵，氣缸進入到熱熔工位；此時熱熔氣缸原位

10、鍵變色，再觸摸熱熔氣缸原位鍵氣缸復(fù)位。冷卻工位類同。注意（若電機不在原點，則熱熔、冷卻氣缸不能動作）。觸摸冷卻氣開鍵，冷卻工位吹氣，再次觸摸吹氣關(guān)。（吹氣氣壓可由吹氣調(diào)壓閥調(diào)節(jié)）。觸摸上一頁鍵進入手動界面一，觸摸下一頁鍵返回首頁。在觸摸屏首頁中：圖2-4 首頁觸摸查看產(chǎn)量鍵進入產(chǎn)品計數(shù)界面： 圖2-5 產(chǎn)品計數(shù)產(chǎn)品數(shù)量將記錄在自動狀態(tài)時所做產(chǎn)品數(shù)。若要重記產(chǎn)品數(shù)，觸摸產(chǎn)品清零鍵。產(chǎn)品數(shù)量清零。觸摸上一頁或下一頁鍵返回首頁。 在觸摸屏首頁中： 圖2-6 首頁觸摸報警畫面鍵進入報警畫面圖2-7 報警畫面報警畫面中顯示若有異常設(shè)備無法自動啟動。 觸摸上一頁或下一頁返回首頁。觸摸屏首頁中：圖2-8 首

11、頁觸摸參數(shù)設(shè)置鍵進入?yún)?shù)設(shè)置一畫面： 圖2-9 參數(shù)設(shè)置1 在參數(shù)設(shè)置一中可以設(shè)置熱熔工位參數(shù)?？焖偎俣确秶?30）；慢速速度范圍（1300）；快速目標(biāo)范圍（180）。觸摸上一頁返回首頁，觸摸下一頁進入?yún)?shù)設(shè)置二畫面。圖2-10 參數(shù)設(shè)置2 在參數(shù)設(shè)置二中可以設(shè)置冷卻工位參數(shù)。快速速度范圍（130）；慢速速度范圍（1300）；快速目標(biāo)范圍（180）。冷卻開關(guān)控制冷卻工位運行。觸摸上一頁進入?yún)?shù)設(shè)置一畫面，觸摸下一頁進入?yún)?shù)設(shè)置三畫面。圖2-11 參數(shù)設(shè)置3在參數(shù)設(shè)置三中可以設(shè)置電機手動速度。電機速度范圍（1300）；熱熔基準(zhǔn).冷卻基準(zhǔn)數(shù)值僅供設(shè)置快下坐標(biāo)參考。觸摸上一頁進入?yún)?shù)設(shè)置二畫面，觸

12、摸下一頁進入首頁。（三）熱熔冷卻一體機的注意事項1、機器使用前先確定電源是否為38，氣壓是否正常；2、機器必須在無報警狀態(tài)下運行，否則不能運行；3、壓力傳感器、溫控器請勿超出額定的使用范圍；此設(shè)備溫控器最高限399攝氏度。壓力傳感器最高限1300千克。為人身、設(shè)備安全考慮，請設(shè)置在最高限以內(nèi)。4、確保設(shè)備在運行前緊急停止按鈕無松動。 5、請勿擅自對設(shè)備進行拆卸、修理、改造。 6、請定期對設(shè)備主要傳動部件進行維護（如電機絲桿、軸承、導(dǎo)軌一月加一次潤滑油）三、熱熔冷卻一體機所用的電器元件（一）PLC的選型及說明 如圖3-1所示： 圖3-1 松下FP-X C40T用的是40點位的松下PLC，型號是：

13、FP-X C40T；其中輸入點有24個，輸出點有16個。（二）電機的選型及說明 選用了松下的伺服電動機，伺服電動機由電機和伺服驅(qū)動器兩部分組成。通過伺服驅(qū)動器來控制電機的運行。松下的伺服驅(qū)動器可以進行手動設(shè)置控制其運行，也可以用PLC進行程序控制。伺服電機可以使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。（三）傳感器的選型及說明 選用了OMRON的光電開關(guān)，型號是：E3Z-T66A；選用了槽型光電；選用了OMRON的壓力傳感器。E32-T66A的光電開關(guān)是通過2個傳感器之間的對射來接收信號的，用這種型號的傳感器，是為了檢測產(chǎn)品是否放入正確的位置。同時，這種傳感器具

14、有短路保護功能，所以發(fā)生負(fù)載短路時，輸出會變成OFF，可以對回路進行修正后再接通電源。短路保護回路也會重新調(diào)整。另外當(dāng)回路中通過1.8倍以上的額定負(fù)載電流時，負(fù)載短路保護功能也會動作。所以接負(fù)載時應(yīng)明確保通過的電流小于額定負(fù)載電流的1.8倍。同時，使用它動作的環(huán)境溫度最高可達55攝氏度，最低可達-25攝氏度，符合設(shè)備的使用要求。使用它的輸出形態(tài)是NPN輸出。（四）觸摸屏的選型及說明 圖3-2 松下觸摸屏如圖3-2所示：選用的觸摸屏是松下的，7寸大小的觸摸屏，它的畫面是黑白畫面。通過使用觸摸屏來實現(xiàn)一些便捷的操作。（五）電磁閥的選型及說明 圖3-3 SMC電磁閥 如圖3-3所示：選用的電磁閥是S

15、MC的三位五通的電磁閥。電磁閥是工業(yè)過程自動化控制系統(tǒng)的執(zhí)行器它在接受電控信號后能自動開啟或關(guān)閉閥門，實現(xiàn)對管道中流體介質(zhì)的通斷控制，從而對系統(tǒng)中的溫度、流量、壓力等參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)或遠程控制。在電磁閥下面的面板是匯流板，采用匯流板是為了實現(xiàn)用少量氣源同時供應(yīng)多個氣動元件工作。（六）其它電氣元件還用到了其他一些電氣元件，比如光柵、門禁、節(jié)流閥、氣管、氣管接頭、漏電保護開關(guān)、電源指示燈、加熱管、報警燈、中間繼電器光柵在工業(yè)上還有一種說法，我們叫它為安全門。當(dāng)設(shè)備運行時，如果有操作員不小心把手或一些物品伸入光柵檢測范圍，光柵就會接收到信號，反饋給PLC,設(shè)備就會停止運行，起到保護作用，需要急停復(fù)位

16、后，才能繼續(xù)使用。四、PLC控制熱壓、冷壓的控制過程（一）初始狀態(tài)設(shè)備通電啟動后都會進行復(fù)位功能，我們稱復(fù)位后的狀態(tài)為初始狀態(tài)。熱融冷卻一體機的初始狀態(tài)，伺服電機回到原點位置，各個氣缸也回到原點位置。這時可以把產(chǎn)品放入模具中，當(dāng)光電傳感器接收到信號時，伺服電機開始動作，把產(chǎn)品送入熱壓、冷壓位置。（二）熱壓、冷壓控制當(dāng)伺服電機把產(chǎn)品送到熱壓位置時，熱壓位置的傳感器接收到信號，傳送到PLC，熱壓氣缸進行下壓，當(dāng)壓力傳感器接收到信號時，氣缸停止下降，同時加熱棒進行加熱，如果加熱溫度不夠，可以在觸摸屏中進行調(diào)整，加熱一定時間后，加熱氣缸回到原點，伺服電機接收信號把產(chǎn)品送到冷壓位置，冷壓位置的傳感器接收

17、到信號，傳送到PLC，冷壓氣缸進行下壓，當(dāng)壓力傳感器接收到信號時，冷壓氣缸停止下降，同時電磁閥開啟，通過氣管對產(chǎn)品進行吹氣，吹氣一定時間后，冷壓氣缸回到原點，伺服電機接收信號，伺服電機回歸到原點位置。（三）急停與停機控制 急?？刂埔话阌糜跈C器出現(xiàn)故障狀態(tài)。當(dāng)機器出現(xiàn)故障時，該設(shè)備的報警燈會報警，只需按下急停按鈕，讓設(shè)備處于停止運行的狀態(tài)，這樣方便于電氣工程師進行維修。當(dāng)設(shè)備在運行時，電氣工程師想修改某一個工位的動作，只需按下急停按鈕，讓設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)，修改完成后只需復(fù)位下，設(shè)備就能正常運行了。停機控制運用于設(shè)備停產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)完成后，只需讓各工位回到原點位置，然后拔掉電源即可。五、PLC控制熱壓

18、、冷壓硬件系統(tǒng)的設(shè)計（一）PLC的I/O口與內(nèi)部資源分配輸入輸出X0A位置上限Y0X1A位置下限Y1X2啟動Y2X3壓力信號1Y3X4A原點Y4熱熔電磁閥1X5B原點Y5熱熔電磁閥2X6B位置上限Y6冷卻電磁閥1X7B位置下限Y7冷卻電磁閥2X8溫度報警Y8熱熔時間X9電壓報警Y9冷卻時間XA壓力信號2YA冷卻電磁閥XB冷卻原位YBXC冷卻到位/熱原位YCXD光柵信號YDXE熱熔到位YEA使能XF熱熔時間到Y(jié)FB使能X10冷卻時間到X11手/自動X12急停（二）PLC電路走線圖 1、如圖5-1所示，為松下FP-X 40T PLC所用到的輸入、輸出端口圖5-1 PLC的I/O口2、如圖5-2所示

19、，為PLC與端子排的接線圖圖5-2 PLC與端子排的連線圖六、PLC控制熱壓、冷壓軟件系統(tǒng)的設(shè)計（一）松下PLC控制的梯形圖圖6-1 PLC控制的梯形圖（二）松下觸摸屏的設(shè)置及其與松下PLC之間的通訊先打開觸摸屏的編程軟件，首先可以設(shè)置個開機畫面，開機畫面可以直接從圖庫中找一些美圖設(shè)置，然后制作一個雙向按鈕，可進入下個畫面，在畫面中可以設(shè)置幾個單向按鈕，這些按鈕分別對應(yīng)一些操作界面，比如報警畫面、產(chǎn)量計數(shù)畫面、參數(shù)設(shè)置畫面等界面按鈕。在畫面中設(shè)置的按鈕，其參數(shù)必須與PLC上的信號點對應(yīng)，這樣在與PLC通訊后用觸摸屏上的按鈕進行控制。在產(chǎn)量計數(shù)畫面中，可以設(shè)置一個計數(shù)框，每生產(chǎn)一個產(chǎn)品，技術(shù)框內(nèi)

20、的數(shù)字就加一。當(dāng)觸摸屏軟件編程結(jié)束，可以通過USB通訊線把程序從電腦中導(dǎo)入觸摸屏內(nèi)，這種導(dǎo)入是雙向的，也可以把觸摸屏內(nèi)的程序?qū)腚娔X中。松下觸摸屏與松下PLC之間的通訊是通過松下PLC的通訊線進行連接的，但松下觸摸屏的插件需要自行焊接。當(dāng)觸摸屏與PLC進行通訊后，可以直接用觸摸屏上的按鈕進行控制?？偨Y(jié)在這次熱熔冷卻一體機的實踐中，我學(xué)會了松下PLC的基本編程方法，學(xué)會了觸摸屏人機界面的制作，學(xué)會了PLC與觸摸屏之間的通訊等知識。這次畢業(yè)設(shè)計讓我更加熟悉了從理論到實踐的跨越，在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前，我對與電氣方面知識的撐握都是思想上的，在實踐中才發(fā)現(xiàn)，把書本上學(xué)到的知識按部就班到實踐工作中就會出現(xiàn)

21、一些問題，在實踐中會因為溫度，濕度等原因?qū)е滤龀龅臄?shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，但我通過不斷地實也總結(jié)出一些好的解決辦法，在實踐中我更好的提升了自己的工作能力。在實踐中往往會遇到一些與自己專業(yè)課不相關(guān)的知識，開始我覺得沒有必要去認(rèn)真學(xué)，后來我又遇到了多次這樣的情況，才發(fā)現(xiàn)即使在工作中遇到一些不是自己專業(yè)所要學(xué)習(xí)的知識，我們也要盡自己力所能及去學(xué)習(xí)，因為在今后的生活中、工作中我們有可能會遇到一些類似的問題，這樣我們就有解決問題的經(jīng)驗，即使遇不到類似的問題，我們有了這次的經(jīng)驗，在求職時我們也可把這當(dāng)成自己的一種能力，來增加自己面試的成功率。最后通過本次課程設(shè)計，我深刻的了解到要做好每一個項目，不能照書本上的知識按部就班，要考慮的因素很多，每個方面必須要考慮周全。同時，通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我深刻的了解到PLC在工業(yè)自動化中的重要性，因為PLC控制比繼電器控制來的更加便捷，而且PLC容易上手，編程也簡單，所以現(xiàn)在的自動化設(shè)備幾乎都用到了PLC,這讓我慶幸，我在學(xué)校學(xué)好了可編程控制這門課，它讓我在實習(xí)中有了一定的專業(yè)基礎(chǔ)