玻璃成型机电控制系统设计
61页 20000字数 +说明书+外文翻译+7张CAD图纸【详情如下】
丝杠A1.dwg
前仓A2.dwg
后仓A2.dwg
外文翻译--基于plc监控应用平台的发展.doc
底座A1.dwg
玻璃成型机电控制系统设计.txt
玻璃成型机电控制系统设计说明书.doc
电路图A2.dwg
装配图A0.dwg
齿轮A2.dwg
目 录
摘要I
AbstractII
1 绪论1
1.1 玻璃成型机控制系统概述1
1.1.1 玻璃成型机的组成1
1.1.2 玻璃成型机控制系统的现状和发展趋势3
1.2 课题研究的内容4
1.3 玻璃成型机电控制系统研究的现实意义4
2 玻璃成型机总体设计方案6
2.1 系统原理分析6
2.2 系统的工艺和气路图6
2.2.1 系统的工艺6
2.2.2 玻璃成型机的控制气路图7
2.3 系统的控制方案8
2.2 主要传动机构8
2.2.1 主传动系统8
3 玻璃成型机的传动装置10
3.1滚珠丝杠与丝杠螺母副10
3.1.1滚珠丝杠机构与工作原理10
3.1.2滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级11
3.1.3滚珠丝杠副的安装11
3.2 纵向齿轮传动系统12
3.2.1纵向传动系统的总体设计12
3.2.2纵向传动系统齿轮的设计13
3.2.2.1齿轮材料的选择及传动参数13
3.2.2.2 齿面接触疲劳强度计算13
3.3横向滚珠丝杠进给系统15
3.3.1横向进给系统的总体设计15
3.3.2横向进给系统传动齿轮的设计16
3.3.2.1齿轮材料的选择及传动参数16
3.3.2.2 齿面接触疲劳强度计算16
3.3.2.3 齿面接触疲劳强度计算18
4 PLC控制系统硬件设计20
4.1 PLC选型和资源配置20
4.1.1 模块构成图21
4.1.2 各个模块的功能概述21
4.2 FM353(353-1BH02-OAA0)模块23
4.2.1 FM353模块的功能与设置24
4.2.2 FM353内部使能参数的确定24
4.3 电机的选择25
4.3.1 主轴电机的选择25
4.3.2 FM353步进电机的选择25
4.4 驱动器的选择26
4.5 控制电路27
4.6 PLC外部控制接线电路28
4.7 操作面板的设计28
5 PLC控制系统软件设计29
5.1 工艺功能图29
5.2 成品管的规格确定31
5.3 软件流程图和程序31
5.3.1 软件流程图31
5.3.2 程序32
结论34
致谢35
参考文献36
附录37
附录137
摘要
玻璃成型机的控制系统在国外己经较普遍，但在我国国内对于这方面的研究还是比较少，因此国产的控制系统几乎没有，这就更加有了对此系统进行改造的必要性。
本课题设计阐述了小功率金属卤化灯玻璃成型机控制器的原理及其中的主要问题的解决办法，并利用PLC完成该系统的设计。机械方面具体内容有滚珠丝杠和齿轮设计。控制部分各硬件的设计包括各硬件的选择、控制电路和操作面板的设计。软件部分包括工艺功能图、软件流程图的设计和程序的设计。
关键词 PLC；小功率金属卤化灯；玻璃成型机；控制系统
早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。
1.2 课题研究的内容
本课题主要研究了国内外玻璃成型机发展的现状，阐述了玻璃成型机的功能要求和现实意义，通过对玻璃成型机工作原理的学习和了解，熟悉了玻璃成型机的运动机理。在现有玻璃成型机控制系统基础上，确定玻璃成型机的基本系统结构，对玻璃成型机的运动进行了简单的力学模型分析，完成了玻璃成型机机械部分、PLC硬件系统、PLC软件系统等系统的相关设计。
1.3 玻璃成型机电控制系统研究的现实意义
目前我国大部分玻璃成型机控制系统都是从国外引进的不仅成本昂贵，而且在维护方面也非常不方便，一旦出现故障就有随时面临停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。对玻璃成型机控制系统进行改造并实现自动化，使其维护更加方便，降低生产成本，提高产品的一致性等，势在必行。
本次研制的控制系统不仅在性能上达到了同类型进口设备的最新水平，而且具有结构紧凑、性价比高、升级方便的特点，并在部分性能上超过了原进口设备：通过一个主控程序完成现有四种规格的生产而不再需要更换上位机的主程序，简化了操作工序；在主控程序改动不大的情况下可以很方便的增加新规格；在泡型一致性和缩短单件加工时间上也比原进口系统有一定程度提高等。该控制器一方面可与现有设备互为冗余，解决了企业随时面临停产的后顾之忧，另一方面也为扩大生产规模和研制开发新规格金卤灯产品提供了技术上的支持。2 玻璃成型机总体设计方案
2.1 系统原理分析
该系统工艺流程包括送料、加热、吹泡成型、下料等过程，加工精度是±0.01mm。运动控制包括推料轴和加热轴的自动归零和工作空间中以指定方向、速度和距离的定位。输入量含多个零位开关、限位开关和手动输入信号，输出量包括送料、夹模、退料汽缸和氢、氧、氮气等的执行机构。加工流程由上位机实现，运动控制由下位机实现，这样可以保证对速度、加速度等指标的实时监控。
在PLC控制系统中，对产品的最终质量具有决定性影响的参数主要有以下几个。
（1）打开氢气和氧气之间的时间延时参数
先开氢气后，再开氧气，这之间的延时时间非常重要，如果打开氢气后到开氧气之间的延时过短，就会出现轻微的爆炸声，比较危险，如果之间的时间过长，则会造成氢气的浪费，这个时间参数的设定需要平时经验的积累和实验。
（2）关闭氢气和氧气之间的延时参数
如果关闭氧气后到关闭氢气之间的延时时间过长，则会出现火苗进入管内的现象，容易出现不合格的产品，且易出事故。
（3）加热时间参数
此项参数对整个工艺流程和产品最终的质量至关重要，如果控制不好将导致产品壁无法符合要求，如果加热时间过短则会使壁过厚，反之，则过薄现象。
（4）夹模的延时时间参数
这项参数将直接影响到产品的最终定型是否符合要求。如果延时过长，管子已经冷却下来了，可还没完全定型，最终无法完全定型。
（5）其他参数的设定
除以上几个关键参数之外，其余大多数参数对产品的最终质量没有太大影响，主要影响加工效率，因此也需要加工测试，使其达到最高效率。
2.2 系统的工艺和气路图
2.2.1 系统的工艺
小功率金卤灯吹泡机主要有进料架、退料架、尾仓电机、火苗电机和主轴电机5个运动部件。其中，尾仓电机、火苗电机是由两个专业的步进电机定位模块进行控制，其他部件由阀门可控制。各种输入信号是各个运动部件的各个位置的霍尔开关量信号，输出的主要是各个运动部件的控制信号和三种气体的控制信号。具体的流程如下：
（1）尾仓、火架归零，送火架参数。
（2）火架进到1位置，同时送尾仓参数，等延时时间参数到后，尾仓进到1位置。
（3）当尾仓到达左极限位置时，停止尾仓前进，并送火架进2参数，然后延时。
（4）延时到后，开动主轴，先后开氢气、氧气，之后火架进到2进行预热。
（5）关闭氧气、氢气，开氢气，送尾仓进2、火架进3参数，再开氧气，送尾仓进2，火架进3参数，进行加热。
（6）关氧气，送火架进4，关氢气，再先后打开和关闭氢气、氧气，进行加热。
（7）等加热完之后，关闭主轴电机。
（8）夹模前进，进行夹模定型，等夹紧后延时一段时间，然后吹氮气，同时送尾仓归零和火架归零参数。
（9）关氮气，夹模后退。
（10）尾仓和火架归零。
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