YNL型预制板机电气控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 针对 气控制系统采用手动操作， 存在操作复杂，操作要求高 ，需要专门操作人员等 缺点，设计了 出了电机主回路、 编制了系统运行梯形图和指令表 ； 并对本系统所主要元件选型。 改进后的控制系统实现了整个制板过程的自动化 ， 不但提高了生产效率，还节省了劳动力，降低了生产成本，可以取得更大的经济效益。 关键词： 振拉模机，自动控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 in of NL is so on LC LC to a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 2 控制方案的选择 . 1 片机的控制方案 . 1 机的控制方案 . 1 控制方案 . 2 3 制方案设计 . 3 模机的生产工艺流程 . 3 制模式确定 . 4 4 控制电路设计 . 5 电路设计 . 5 工序控制要求 . 6 内振拉模机的 I/O 点数分配 . 9 5 硬件设计 . 11 选型 . 11 电器的选择 . 12 断器的选择 . 13 磁铁的选择 . 13 6 控制程序设计 . 15 7 结束语 . 17 参考文献 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 内振拉模机 是目前混凝土预制圆孔板生产企业普遍使用 的机械设备。但该工艺过程存在操作复杂，操作要求高，需要多人操作等问题， 有可靠性高、 抗干扰能力强 、 体积小 、 重量轻 、简单 易用 等优点。为此，提出 制 系统设计 。 2 控制方案的选择 片机的控制方案 单片机是在一块芯片上集成了 储器、 I/O 接口等而构成的微型计算机。因为它主要应用于工业测控领域，因此单片机在出现时， 片机是以工业测控对象、环境、接口特点出发向着增强控制功能，提高工业环境下的可靠性方向发展。主要 特点如下： （ 1） 种类多，型号全。很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代 （ 2） 提高性能，扩大容量，性能价格比高。集成度已经达到 300 万个晶体管以上，总线速度达到数十微妙到几百纳秒，指令执行周期已经达到几微妙到数十纳秒，以往片外 已在物理上存入片内， 量已经扩充达 32K， 64K，128K 以致更大的空间。价格从几百到几元不等。 （ 3）增加控制功能，向真正意 义上的“单片”机发展。把原本是外围接口芯片的功能集成到一块芯片内，在一片芯片中构造了一个完整的功能强大的微处理应用系统。 （ 4）低功耗。现在新型单片机的功耗越来越小，供电电压从 5至 1V，工作电流从 到 A 级， 率从十几兆可编程到几十千赫兹。特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等。 （ 5） C 语言开发环境，友好的人机互交环境。大多数单片机都提供基于 提供大量的函数供使用，这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性都大为提 高。 机的控制方案 电子计算机通常按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 和微型机五类。从系统结构和基本工作原理上说，微型机和其他几类计算机并没有本质上的区别，所不同的是微型机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，因此带来以下一系列特点： 体积小，重量轻； 价格低；可靠性高，结构灵活；应用面广；功能强，性能优越。 但在小型机械加工中不如 用。 控制方案 (1) 靠性高，抗干扰能力强 可靠性是电气控制设备的关键性能。 于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产 工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 均无故障时间高达 30万小时。一些使用冗余 平均无故障工作时间则更长。从 用 成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， 有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具 有极高的可靠性也就不奇怪了。 (2) 功能完善，适用性强 展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 功能单元大量涌现，使 透到了位置控制、温度控制、 各种工业控制中。加上 信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 成各种控制系统变得非常容易。 （ 3） 编程容易 为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为 工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 (4) 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 例，新近出产的品种底部尺寸小于 100量小于 150g，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 不同控制方案比较如下：见表 1案 片机 微机 系统结构 模块式 整体式 整体式 加工 无需加工直接用 需要加工 需要加工 测试 测试项目全优 无法测试 较全优 稳定性 优 一般 良好 工作环境要求 低 高 较低 扩展性 号 一般 好 软件扩展性 好 一般 好 通讯 优 一般 良好 成本 很高 低 较高 设计方案（结论） 优 一般 良 表 1据拉模机的生产工艺，并且拉膜机是在露天环境下作业， 操作复杂，操作要求高 要求需要很高的可靠性和抗干扰能力、系统的设计、安装、调试工作量少，通过以上对各种方案特点的分析比较很容易得出 最优的控制方案。 3 制方案 设 计 模机的生产工艺 流程 内振拉模机的生产工艺流程如图 1 所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 1 内振拉模机的工艺流程 其具体工作过程如下： （ 1）将新拌砼均匀地铺满槽内后，使机器的档位杆 4 搬入在振动部位（电机转动时严禁搬动操纵档杆），若档合不上时，应点动开关 2，再次挂档，等合上档头向中间踩平至表面浆提出后停振。 （ 2）开始抽管时，应将档位杆搬在牵引的位置上，若合不上档应轻微转动一个皮带轮，使档位杆 4 到位，然后向箭头方向开动电机，将离合手柄 3 搬在大绳轮转动位 置（结合轮完全结合），使管平稳抽出。 （ 3）模板等位出距已成型楼板的长度约为 20停机，将后挡板 17复位，然后向开动电机，将手柄 3 搬在大绳轮转动位置上，大绳轮转动一下后，将长绳轮的踩板 21 脱开，然后，向反向开动电机，将离合器手柄 3 搬在小绳轮的位置上，使振管后退复位（在复位时，等机后退到碰铁离前拉槽约 15要马上停止，防止碰撞，支免拉坏减速机的主轴、拉弯。下边接板、导轮架变形等，机器造成不应有的损坏）将档位杆 4 搬在振动位置上若不动位，轻微转动一个皮带轮档位杆完全到位。 制模式确定 在整 体方案设计中，若全为自动程序设计，则在生产过程中，一旦出现故障，必须从第一个工序开始重新工作，就会使先前的材料报废。为了解决这一问题，振 捣牵拉振管抽拉模具复位买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 该系统采用“手动”和“自动”两种工作模式，由转换开关进行方式转换选择。 手动控制时，每个分步可单独用按钮进行操作。自动控制时，可由自动控制系统完成，各个工序不间断，可实现整条生产线从开机到出成品的全过程自动控制。 4 控制电路设计 电路设计 本系统中只有一台电机为整个系统提供动力和运动。电机有两种运行状态，即正转和反转。其控制原理图如图 2 所示。电动机采用正反转控制：电动 机正反转的工作原理为： 圈得电并实现自锁，其常开触点闭合，电动机正转。当需要反转时，首先 圈失电，然后 圈得电并实现字锁，其常开触点闭合，电动机反转，按钮 总启动按钮。 图 2 电机控制原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 工序 控制要求 （ 1）振捣 查看混凝土是否均匀，颜色是否一致，和易性是否符合施工要求。然后将新拌砼均匀的铺满模板后 ,开启振动系统的控制按钮，使机器的档位杆搬入振动部位，若合不上时 ,点动开关 ,再次挂档 ,等合上档头向中间踩平至表面浆提出后停振 ,时间为 掌握 ,以保证板底不露筋 ,板面平整 ,边角密实 ,副筋位置准确。砼顶面趋于平整为止。 具体的操作过程如下： 生产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化。 电磁继电器接通，从而 产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。线圈通电，使机器处于振动状态。在设定的 90拉模板复位振动这些动作。 档杆搬入振动部位须人工手动控制，振捣时间控制也由人工完成，工作量大，须专门看机人员。可采用自动化元气件对该工序进 行自动化控制。具体解决方案如下： （ 1）搬档杆：由电磁铁来完成吸合动作； （ 2）时间控制：时间控制可由 时器来控制。 （ 2）牵拉振管方案设计 振捣工序结束后，开始牵拉振管时 ,档位杆放牵引，电机放正转，离合器放高速。由电机带动减速器，减速器带动钩子，完成拉振套芯的工作 ,管头距离前挡头 200 毫米时停止。 具体的操作过程如下： 开始抽管时，先拉振套芯，电磁继电器接通，从而 产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。线圈通电，使机器处于牵引状 态。生产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化。正转线圈接通，从而 线圈得电并实现自锁，其常开触点闭合，电动机正转。 电磁继电器接通，处于高速位置，此时，电动机低速带动振套芯。 （ 1） 拉振套芯距离保证：为了使管头能与前挡头距离准确 ,本设计采用行程开关确定位置 ,以保证其距离准确性 是放松的，若振套芯被抽离，即完成拉振套芯的工序后，行程开关 下，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 开始进行下一步抽夹具的工序； （ 2） 搬档位杆：由电磁铁来完成吸合动作； （ 3）离合器大小转控制：电离合器来 控制。 （ 3）抽模板方案设计 抽模具时抽离的位置也设计为由行程开关控制，原始状态下即完成拉振套芯时是将行程开关压下的，若夹具被抽离，即完成抽夹具的工序后，行程开关放松，开始进行下一步的工序。 具体的操作过程如下： 工件碰撞行程开关， 行程开关的触点动作，实现电路的转化。 线圈得电并实现自锁，其常开触点闭合，电动机反转。 生产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化。电磁继电器接通，处于低速位置以拉出模板。 （ 4）复位方案设计 复位时模板等位出距已成型楼板长度为 20 25 毫米时停机，将后挡板 复位，然后正向开动电机，将离合放高速，转动一周后，将长绳轮的踩板脱开，然后，反向开动电机，将离合器放低速，使振管后退复位。在复位时，等机后退到碰铁离拉槽约 15 毫米时，要马上停止，防止碰撞，以免拉坏减速机主轴，拉弯下面接板，导致轮架变形等，造成机器不应有的损坏。 具体的操作过程如下： 生产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化。 线圈得电并实现自锁，其常开触点闭合，电动机正转。生 产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化， 踩板按钮闭合。电动机 高速动作。踩板按钮断开，电动机低速反转动作。 生产机械运动上的模块撞击行程开关，行程开关的触点动作，实现电路的转化。 电磁继电器接通，使工件于振动位置。 （ 1） 位置控制：为了能保证不碰撞，在碰铁离拉槽约 15 毫米处放置一个行程开关，开关若放松，机器继续运转，若行程开关被压下，则立即停车； （ 2） 离合器大小转控制：由电离合器来完成动作。 根据上述各工序控制要求，设计出 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 端子分配图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 系统接线图 内振拉模机的 I/O 点数分配 内振拉模机的 制系统 的控制核心是 些信号需要输入至 要驱动哪些负载 ,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部 I/O 点数的分配。因此， I/O 点数的确定 ,是设计整个 制系统首先需要解决的问题 ,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。 I/O 分配如表 1 所示。 本系统是为 内振拉模机的 制系统 设计 ,根据 I/O 节点使用原则 ,应留出一定的 I/O 点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点 11 点 ,输出点 9 点。 各元件对应关系如下 : 统启动开关 ; 统停 止开关 ; 动开关 ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 位开关； 自动 /手动； 行程开关 1：管抽出时，管头距离前堵头 200 毫米处的行程开关 1； 行程开关 2：后挡板手柄开关； 行程开关 3： 在模板等位出距已成型楼板长度的 20 25 毫米处的行程开关2； 行程开关 4：模板等位出距已成型楼板长度 20 毫米处的行程开关 3； 载保护； 路保护； 电机正转 ; 电机反转； 离合器大转； 离合器小转； 离合器中位 磁铁吸合； 位信号； 动信号； 警 ； 系统接线图是系统进行可编程控制的前提，只有正确的接线图才能保证程序在编制过程中的正确性。 输入 输出 统启动开关 机正转 程开关 1 机反转 程开关 2 合器大转 程开关 3 合器小转 程开关 4 合器中位 止按钮 位信号 位按钮 动信号 载保护 警 路保护 动 /自动 表 1 I/O 分配表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 5 硬件设计 在一个系统中，若只有软件系统而没有可靠的硬件支撑，则再好的软件系统也是空谈，整个系统也是没有办法运作的。因此，硬件的选择也是相当必要的，若选择的型号与所设计的软件不相符或者所选电气元件型号与系统中电动机的功率、转速不相符则无法保证系统的正常运行。 选型 机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条 件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的；其它情况则最好选用模块式结构的。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带转换、转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全的分布式控制系统以及整个工 厂的自动化等。 目前，各个厂家生产的 品种、规格及功能都各不相同。国外主要的家如表 3 所示 3 。 由于本系统现场有一台电机以及数量不是很多的其它被控对象，可以使用单台 行多个对象的控制，只要适当的选用高性能的 全能够胜任 4 。 由于本设计的需要我选择了日本松下电工公司的 列 司名称 国家 公司名称 国家 司 美国 司 日本 司 日本 司 美国 德州仪器 美国 德国 表 3 国外 家 是超小型 所以选择松下公司生产的 因为其产品有以下几个特点： （ 1）丰富的指令系统，有将近 200 条指令。 （ 2）有强大通信功能。 （ 3） 理速度快。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 （ 4）体积小，功能强，增加了一些大型机的功能和指令，如 于对控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择。 （ 5）其编程口为 以直接和编程器或者计算机连接，使用非常方便。 构小巧，其外形尺寸高 90长 60个控制单元宽为 25I/28 点时的宽度只有 105别适合作为小型设备的控制器 12 。 根据 I/O 节点使用原则 ,应留出一定的 I/O 点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点 9 点 ,输出点 10 点 ,因此我们选用松下 1616中 型号选为 16展单元为 16T/ 最终 型号参数如表四所示。 表 4 选型 电器的选择 继电器是自动控制电路中常见的一种元件， 是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。 继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等；按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子 式继电器等； 按输出形式可分为：有触点和无触点两类，按用途可分为：控制用与保护用继电器等。 继电器的触点有三种基本形式 : （ 1）动合型（ H 型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。 （ 2）动断型（ D 型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后，两个触点就断开。 （ 3）转换型（ Z 型）这是触点组型，这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另系列 规格 部件号 序容量 I/O 点 连接方法 操作电压 输入类型 输出类型 输入 8 接器型 244电器 输出 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。 继电器的选择 应根据以下几点进行选择 ： （ 1） 按使用环境选型； （ 2）输入参量的选定 .； （ 3）根据负载情况选择继电器触点的种类和容量。 经过查找各方面的资料，并结合本设计的需要，在本设计中选用 D 型继电器，它 体积小 ;高功率，可靠性高；可用于报警系统 ; 自动设备 ; 家用设备等 本设计中，系统工作在室温环境下，输入电压为 380V，功率为 4振频率为 216060n/据这些在本设计中选择继电器。 热继电器：电动机额定电流 这一电流确定热元件的等级为 11A，刻度电流调节范围 11A， 选用 20/3D 型热继电器，此继电器带断相保护。 交流中间继电器：由额定电压 380V，根据触电数和操作频率，可选用 44型交流中间继电器。 断器的选择 熔断器是一种过电流保护电器。广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路及过电流保护。即在使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值时，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量来熔断熔体，使电路断开，起到保护作用。另外，熔断器有两个保护特性，一个是熔体熔断时间，另一个是熔体电流的关系。由于其结构简单，价格便 宜，所以在这里运用熔断器的目的就是对电路进行保护。 在选择熔断器的时候，主要选择熔断器的种类、额定电压、熔断器的额定电流等级和熔体的额定电流。熔体电流的选择是熔断器的核心。 熔断器对电机进行短路保护，容体电流为： M/ （ 2） 因本设计中只有一台电机，因此，只考虑这一台电机可能出现的最大电流 M/ 50 型熔断器，配用 25A 的熔断体。 磁铁 的选择 基本类型 比例电磁铁分为力控制型；行程控制型；位置调节型。 力控制型 ：输入输出特性：电流 与输入电流成正比的是输出力，在工作区内与衔铁位移无关，即具有水平吸力特性。使用场合：行程较短，用于先导买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 级 行程控制型：输入输出特性：电流 位移 与输入电流成正比的是负载弹簧转化的输出位移。使用场合：输出行程较大，多用于直控阀 位置调节型：输入输出特性：电流 与输入电流成正比的是衔铁位移而与受反力无关，具体力的大小在最大吸力之内根据负载需要定。使用场合：有衔铁位置反馈闭环，用于控制精度要求较高的直控阀 。 电磁铁的特点就是将电磁能转变成机械动能的装置，通过电磁铁的作用可以改变控制装置的行程、位置、形态等。 在不同大小的行程位置力量的大小不同 ,通常规律是 ,行程越大 ,力量越小 . (追求的理想状态是：电磁铁可以产生的力量 /行程曲线 ,刚好满足应用需求的力量 /行程曲线 )电磁铁的响应时间定义：从给电磁铁施加电压开始 ,到滑杆完成需要位移时的时间 通电时间 On 通电时间 On 电时间 电磁铁的最长通电时间 铁在通电激励时发热 ,负载周期或者最长通电时间以及电磁铁的功率决定了电磁铁工作时的温升 . 和工作时的环境温度决定了电磁铁材料绝缘等级的选择 . (绝缘等级对应温度 ： A=105,E=120,B=130,F=155,H=180,N=200,C=220+) 类型 交流电磁铁 品牌 乐清市华汇电气 型号 A)吸力 N） 用途 牵引电磁铁 上是本设计中主要元件的选择，其他各元件的型号选择见附表。 符号 名称 型号 规格 M 电动机 Q 组合开关 3 3 极 500V 25A 流接触器 0