拼板机PLC控制电路设计毕业论文

2015 届 分 类 号：TS642单位代码：10452毕 业 论 文 （ 设 计 ）拼板机 PLC 控制电路设计姓 名 赵 国 栋 学 号 201105820121 年 级 2011 专 业 电气工程及其自动化 系 （院） 汽 车 学 院 指导教师 李 玉 廷 2015 年 4 月 11 日临沂大学 2015 届本科毕业设计I摘 要拼板机是一种以用机械和液压以及气动技术，将小木条、木块等一些难以利用的木料，拼接成生产所需木料的一种木工用的机械设备。用小木条、木块生产成品板材跟原木所生产的板材相当，受到很多厂家青睐，而且不仅节约了成本，更增加了木材的利用效率，符合环境友好的标准。在木材资源日益减少的情况下，很多国家都采用了拼板机使用小块木料来拼接成整幅木工板。第一次世界大战发展起来的液压传动以及气动传输为拼板机的发展奠定了基础，经历了近一个世纪的发展，液压传动的发展已经相当成熟，为拼板机的发展奠定了坚实的基础。在木材出现供需紧张的时候，发展起来的一种新型木材加工设备，随着社会发展，人们对木材需求会越来越大，拼板机有很大发展前景。液压传动以及气动传输以其优秀传动性能，仍为现代拼板机的主要传输方式，其液压系统和 PLC 程序的设计是拼板机设计过程中最重要的。本文通过对拼板机液压传动及工作流程的工作原理进行分析，最后拟定控制方案,根据液压系统进行 PLC 控制系统的设计,使拼板机操作简单方便。关键字:拼板机；液压系统；控制系统；气动技术；木工机械临沂大学 2015 届本科毕业设计IIAbstractPuzzle machine is a kind of mechanical and hydraulic and pneumatic technology, some difficult to use wooden strips of wood, wood, etc., spliced into a woodworking machinery and equipment required for the production of wood used. With wooden strips, wood production of finished plate with wood plates produced fairly, favored by many manufacturers, and not only cost savings, but also increased the efficiency of wood, there is good compliance with environmental standards. In the dwindling timber resources, many countries have adopted the use of puzzle pieces come together to form the whole timber wood panels.World War I developed a hydraulic drive and pneumatic transport for the development puzzle laid the foundation, after almost a century of development, the development of hydraulic drive is already quite mature, laid a solid foundation for the development of puzzle . Tension between supply and demand in the timber when a new wood processing equipment developed, with social development, peoples growing demand for wood, puzzle machine has great prospects for development. Hydraulic and pneumatic transport its excellent modern puzzle transmission power still the main hydraulic transmission, hydraulic system design and PLC program is to puzzle the most important in the design process. Based on the puzzle Hydraulic and workflow works analyzed finalizing the control scheme, the PLC control system design based on a hydraulic system that allows easy and simple puzzle.key words:Jointing machine; The hydraulic system; Control system; Pneumatic technology; Woodworking machinery临沂大学 2015 届本科毕业设计III目 录1.拼板机概述 .11.1 拼板机的简介 .11.1.1 拼板机产生背景 .11.1.2 拼板机的种类 .11.1.3 拼板机的发展现状 .11.2 拼板机各系统技术发展现状 .21.2.1 拼板机组成部分及各部分工序 .21.2.2 气压传动技术 .21.2.3 气压传动的优点 .21.2.4 气压传动的缺点 .31.3 液压传动技术 .31.3.1 液压传动技术的起源 .31.3.2 液压传动的应用范围 .31.3.3 液压系统的构成 .41.3.4 液压传动的优点 .41.3.5 液压传动的缺点 .51.4 拼板机在我国的发展趋势 .52.拼板机的整体分析 .52.1 常见的拼板机结构 .52.2 工作原理 .72.2.1 拼板机的液压、气动系统工作工序 .72.2.3 工序分析 .73.控制系统的设计 .83.1 拼板机动作过程 .83.2 气动系统及液压系统电器接线图 .83.2.1 气动系统电气原理图 .83.2.2 液压系统电气原理图 .93.3 原始数据与控制要求 .11临沂大学 2015 届本科毕业设计IV3.3.1 控制要求 .113.4 可编程控制器 PLC 的选型 .123.4.1 用户 I/0 设备 .123.4.2 PLC 选型及 I/0 地址分配 .123.5 主电路设计 .133.5.1 设计要点 .133.5.2 控制面板与主电路图 .133.6 程序设计 .143.7 程序设计说明 .163.7.1 PLC 的初始化 .163.7.2 拼板机动作过程 .164.结 论 .17设计总结 .17参考文献 .18致 谢 .19临沂大学 2015 届本科毕业设计11.拼板机概述1.1 拼板机的简介1.1.1 拼板机产生背景近年来，人民对木材的需求量在不断的增长，其原因是生活水平在不断的提高以及建筑装饰和家具业在不断的加速发展，刺激了木材行业发展，木材行业出现供不应求的局面，导致木材供应紧张。为了缓解这一矛盾，也为了更加充分的利用木材，人造板材行业就是在这一背景下产生的。此后，拼板机也应运而生，细木工板（大芯板）设备便是依靠拼板机来进行生产的，它主要是用规格板条来进行生产的，而规格板条的制成主要由家具制造业的下脚料、木材加工业等的一些相对非成品板材制成的。拼板机制成的整幅面板就是由一些板材下脚料制成的规格板条经过排板、涂胶、挤压、加热等工序而制成的，拼板机主要是由液压系统、气动系统等部分组成的。它的优点是省时、省力、而且具有高效率。因此它被人们所欢迎，喜欢。供需关系刺激着人造板材业的发展，也推动着拼板机制造技术的发展，同时，现代化气压、液压以及 PLC技术的发展也为拼板机的发展奠定了坚实的基础。而且，人们会对木材的需求越来越大，拼板机在以后会有很大的发展前景。1.1.2 拼板机的种类拼板机主要由冷压拼板机、热压拼板机、高频拼板机三种类型组成。液压冷压拼板机主要由机身、工作台、液压站、挤压油缸等部分组成。拼板的步骤为：首先在每件规格板条上涂上胶水，然后将板规格板条依次摆放在工作台上，最后启动拼板机，规格板条经过拼板机的对齐，保压等工序后，原来下脚料制成的规格板条就拼接成一块完整的木工板了。液压热压拼板机较液压冷压拼板机相比结构上多了一个发热箱和热油循环系统，用液压热压拼板机需要 5 到 8 分钟就可以拼一块板。高频拼板机，液压部分跟冷压拼板机和热压拼板机基本上是一样的，不同之处是在加热的这一部分，高压拼板机用的是高频加热的方法。这种拼板机的优点主要有两个：一个是加热速度快，拼一块板只需要 5-7 分钟就可以了；第二个是气耗用功率低。1.1.3 拼板机的发展现状现在用短木材来进行拼板的设备越来越多，之所以出现这种情况是因为家具业和建筑板材的不断发展使木材越来越短缺，这已成为了一个不争的事实。到目前为止，临沂大学 2015 届本科毕业设计2框架式、风车式、回转式拼板机是现代拼板机的主要类型。采用液压、汽压、偏心轮等方式的主要是侧向挤压。连续式液压拼板机是目前为止应用最广泛的拼板机械，主要是因为该款机械自动化程度高、操作简单拼接板材质量好。因此连续式液压拼板工艺与设备被大部分厂家所采用。即使我国对连续式拼板机的制造和应用的时间不长，但是拼板机行业在经历了几年的发展之后，已经逐步的接近甚至是达到了世界上的先进水平。例如：在 2004 年，绍兴市天涯实业有限公司开发的 MY 系列油压拼板机就是一种省级新产品。该产品的最大的技术集成特色就是双油缸推进、气缸压实和加热等技术。1.2 拼板机各系统技术发展现状1.2.1 拼板机组成部分及各部分工序送料装置、液压传动系统、气压传动系统、工作台、控制面板、卸料装置、主机架等构成了拼板机的主要系统。拼板机拼板的的主要工作工序如下图 1.1 所示：图 1.图 1.1 连续拼板机的工作流程图1.2.2 气压传动技术通过压缩空气作为传递介质，通过气源作为动力的能源传递技术被称为气压传动技术，气压传动技术的优点：工作的可依靠性很高、绿色环保降低了环境的污染程度，所以气压技术被大部分机械手所采用。执行系统、驱动系统和控制系统组成了机械手，主要目的是为了完成移动、转动和抓取等动作。和其它类型的机械手相比较，具有结构简单、易操作，造价低、人机交互界面好，自动程度高的特点。拼板行业具有全自动化特点，采用气动系统控制的机械手恰好于全自动化相符合。1.2.3 气压传动的优点1）传递介质为空气，安全无污染，简单易获取，不必单独处理，用后可直接排放到大气当中，对环境相对友好，同时也不必设置单独的回收装置。2）由于空气较其他传递介质相比较粘度小，损失也小，因此气压传递适合远距离正向推板 侧向挤压 退回平面压紧临沂大学 2015 届本科毕业设计3传输，且外泄不会污染环境。3）和其他传递介质相比较而言，气压传动具有反应快，介质无污染，不必设置处理回收介质的专业设备，可节省成本等优点。4）可适应恶劣条件下的传动，空气的可压缩性决定了不会随温度的升高或降低会有大的波动，这是其他传递介质所不能比拟的优点。1.2.4 气压传动的缺点1）因为空气具有可压缩性这一特点，所以它工作的速度和稳定性会稍微差一些。2）采用气压传动时，会产生比较大的噪声，对噪声要求较低时，需要专门处理噪声的设备。3）气动装置中，起传递信号的气信号较其他介质传递慢，在远距离传输时，会有较大的延时，因此气动传递不适合远距离传输。1.3 液压传动技术液压传动就是以液体作为传递介质，以液压的形式将机械能传递出去。 流体传动包括液压传动和气压传动，在工业及农业当中应用极为广泛，特别是在大型机械当中，基本上都采用了液压传动技术，17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理是液压传动的基础。拼板机制造技术之所以会得到很大的发展就是因为流体传动技术的发展。1.3.1 液压传动技术的起源十八世纪九十年代，英国约瑟夫布拉曼制造了世界上第一台水压机，顾名思义是以水作为传递介质，以水为介质久了会使机械设备生锈，考虑到这点，几年之后水压机改进，将水换做油。 液压传动在第一次世界大战广泛应用，当时一些大型的作战设备主要都采用了液压传动，可以说一些先进技术都来自各国的军备竞赛，战争结束时，这些技术便应用到了民用上。一战后，液压传动便迅速发展，约二十世纪中叶，液压传动开始进入正规的工业。以后经过维克斯发明的压力平衡式叶片泵的改进，液压传动有了长足的发展。液压传动在经历二战后，便又提高一个档次，开始向农业及其他机械类发展，向小型化，智能化方向发展。现在已经随处可见液压传动装置了。1.3.2 液压传动的应用范围液压传动之所以广泛应用，与其巨大优点是分不开的。农业方面：农业机械设备等为了节省人力而在农业机械上采用液压传动系统；工业方面：一些大型的工业设备临沂大学 2015 届本科毕业设计4如挖掘机、压路机等都采用了液压传动装置。水库堤坝上的闸门，飞机轮胎，等等可以说你所见到的每一个大型机械都采用了液压传动技术。液压传动输出力矩大，装置简单，耐用易维修等优点是其广泛被采用的原因。 液压传动技术的基本原理：动作机构及部件被液体压力驱动做往复直线运动和回转运动，液体压力驱动的实现是将原动机的机械能经过液压泵的转而被转化成液体的压力能，然后液体压力的传递再根据液体能量的进行变化传递，最终通过各种控制阀以及管道的传递，液体压力能量通过液压执行元件被转换为机械能。其中矿物油是能量传递的介质。 1.3.3 液压系统的构成动力元件（压力泵）、执行元件（油缸、液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质组成了液压系统主要的五个部分。1）通过液体把原动机的机械能转换成液体压力能的是动力元件（压力泵），液压传动中的动力部分就是压力泵。 2）将液体的液压能转换成机械能的是执行元件（油缸、液压马达）。其中，油缸是做直线运动的，马达是做旋转运动的。 3）压力阀、流量阀和方向元等件阀构成了控制元件。控制元件的两个主要作用：无级调节是根据需要来调节液动机的速度的以及无级调节也控制着液压系统中工作液体的压力、流量和流向。 4） 压力表、蓄能装置、冷却器、各种阀、工作介质流动的管道、快换接头、测压接头、管夹等构成了辅助元件。辅助元件也同其他元件一样十分重要。 5）通过油泵和液动机实现能量转换的各类液压传动中的液压油或乳化液被称为工作介质。1.3.4 液压传动的优点1)能够输出非常大的推力或大转矩是液压传动最突出的优点，而且液压传动可以实现高精度的低速大吨位转动，这些突出的优点是别的传动技术不能比的。 2)无级调速以及调速范围大液压传动能很方便地实现，不仅可以在系统停止时调速，也可调速在系统运行过程中的设备。在功率相同的条件下，液压传动设备具有输出力矩大、所需空间小、设备质量轻、设备整体结构紧凑的优点。由于元件之间采用的是管道连接以及集成式连接的方式，其安装方法、及元件之间的安装布局具有很大的灵活性，这就使得液压传动的设备可以构成复杂的安装方法，这是其它液压设备所不能比