基于松下PLC的热熔冷却一体机控制系统的设计职业学院机电工程毕业论文

基于松下PLC的热熔冷却一体机控制系统的设计系（院）机电工程系学生姓名邢爱君专业班级机电11C5班学号111011531指导教师许月琳2013年12月20日声明本人所呈交的基于松下PLC的热熔冷却一体机控制系统的设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名日期2014年月日【摘要】在科技迅速发展的现代化社会，人们的生活质量大幅度提高，对于高科技产品的需求也大幅度增加。这导致了厂家的单子多了，但厂家要保证产量与产品的品质，这就导致了这种各样为这些高科技产品服务的自动化设备被设计并制造出来。热熔冷却一体机电路采用PLC为控制核心，具有复杂的顺序控制、精确定位、模拟量输出等功能。当设备在自动生产过程中出现故障时，设备会停止工作，处于报警状态，便于维护和程序修改。利用本次设计，对与热压、冷压这一块也有了深刻的了解，通过电磁阀、加热管、温控器组成热压部分，通过电磁阀、气管、针管组成冷压部分。同时，初步掌握PLC的基本控制功能学会了运用PLC控制伺服电机的精确定位的基本工业控制，学会了PLC与触摸屏的通讯。【关键词】PLC；伺服电机；触摸屏；电磁阀；传感器；加热管；控制；温控器等目录引言1一、可编程控制器的概述2（一）可编程控制器的定义2（二）PLC的基本结构2（三）可编程控制器的优点2二、热熔冷却一体机2（一）热熔冷却一体机概述2（二）热熔冷却一体机的操作说明3（三）热熔冷却一体机的注意事项7三、热熔冷却一体机所用的电器元件8（一）PLC的选型及说明8（二）电机的选型及说明8（三）传感器的选型及说明8（四）触摸屏的选型及说明9（五）电磁阀的选型及说明9（六）其它电器元件9四、PLC控制热压冷压的动作过程10（一）初始状态10（二）热压、冷压控制10（三）急停与停机控制10五、PLC控制热压、冷压硬件系统的设计10（一）I/O口与内部资源分配10（二）PLC电路走线图11六、PLC控制热压冷、压软件系统的设计12（一）松下PLC控制的梯形图12（二）松下触摸屏的设置及其与松下PLC之间的通讯31总结33参考文献34谢辞351引言进入科技发展的大时代，各种高科技产品被人们所接受，加快了高科技产品更新的步伐。可编程控制器就是其中一个，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算和操作的电子装置。它靠着体积小、可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善、适用性强、安装接线简单等众多优点被绝大多数的电气工程师所接受，导致了它在工业控制中运用的非常广泛。设计的热熔冷却一体机，是采用PLC为控制核心，具有复杂的顺序控制、精确定位、模拟量输出等功能。以PLC为控制核心的热压、冷压控制系统，在它的接口上接有电磁阀、中间继电器等电气元件，而各种电气元件之间的逻辑关系是通过程序来表达的，改变程序就能实现控制要求的改变。目前，PLC与触摸屏之间的通讯也越来越被电气工程师所接受。通过两者之间的通讯，触摸屏能直接控制其热压、冷压的动作，热压、冷压的时间等控制。在我的设计中热压部分由电磁阀、加热管、温控器组成,冷压部分由电磁阀、气管、针管组成。通过热压、冷压来实现设备的运行。课程设计就是以可编程控制器为控制核心，同时通过PLC与触摸屏的通讯来实现对热压、冷压的控制。2一、可编程控制器的概述（一）可编程控制器的定义可程控制器（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算和操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。（二）PLC的基本结构PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，它既不同于普通的计算机，有不同于一般的计算机控制系统，PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本和计算机相同。PLC是以微处理为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。作为一种特殊形式的计算机控制系统，PLC在系统结构，硬件组成，软件结构及I/O通道，用户界面等都有其特殊性。PLC结构如图11所示图11PLC结构示意图（三）可编程控制器的优点1可靠性高，抗干扰能力强，是电气控制设备的关键性能2编程方便，易于使用3通用性强，配套齐全，功能完善4程序设计简单，易学，易懂5采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便6安装简便，调试方便，维护工作量小7能耗低，体积小，重量轻二、热熔冷却一体机（一）热熔冷却一体机的概述热熔冷却一体机是适用于帮助手机外壳、电脑外壳等模具贴保护膜的一种机器。通编程器输入电路中央处理单元（CPU）输出电路应用程序存储器系统程序存储器3过加热使保护膜具有粘性，然后覆盖到模具上，在冷却使其粘住。热熔冷却一体机贴膜比起手工贴膜有很多优点，首先贴膜的精度大幅度提高，从而可以提高工厂的生产效率；降低产品的成本；而且可以大幅度降低人力、物力。（二）热熔冷却一体机的操作说明1使用环境（1）电源AC380V50HZ/60HZ（2）气压26KG/M2使用说明（1）开机，打开机器电源开关，检查气源是否通好，压力是否在工作的范围之内。（2）设备有手动操作和自动操作两种模式。是由手动/自动选择开关切换的。（3）设备每次通电后须确保压力传感器是否清零，按压力传感器左键清零；且确保压力传感器在非保持状态下。若在保持状态下压力传感器右下角红灯亮，按MOD键红灯灭。（4）设备若在报警状态，自动无法启动。若温度不在设定范围内则温度报警（设定温差一般在1010之间），具体温差可自主设定。（5）设备有光栅作为安全保护，当设备在运行中，接触安全光栅电机不作动作，急停复位后方可。3触摸屏操作（1）设备有手动/自动两种状态。若进入手动状态，首先选择面板旋纽至手动。再触摸首页手动操作键即可进入手动界面。如图21、22所示图21首页4图22手动画面一在手动界面一中按热熔上或热熔下键，热熔电机上下，冷却上下类同。触摸上一页键返回首页；触摸,下一页键进入手动界面二。如图23所示图23手动画面二在手动画面二中触摸热熔气缸原位键，气缸进入到热熔工位；此时热熔气缸原位键变色，再触摸热熔气缸原位键气缸复位。冷却工位类同。注意（若电机不在原点，则热熔、冷却气缸不能动作）。触摸冷却气开键，冷却工位吹气，再次触摸吹气关。（吹气气压可由吹气调压阀调节）。触摸上一页键进入手动界面一，触摸下一页键返回首页。在触摸屏首页中5图24首页触摸查看产量键进入产品计数界面图25产品计数产品数量将记录在自动状态时所做产品数。若要重记产品数，触摸产品清零键。产品数量清零。触摸上一页或下一页键返回首页。在触摸屏首页中图26首页6触摸报警画面键进入报警画面图27报警画面报警画面中显示若有异常设备无法自动启动。触摸上一页或下一页返回首页。触摸屏首页中图28首页触摸参数设置键进入参数设置一画面7图29参数设置1在参数设置一中可以设置热熔工位参数。快速速度范围（130）；慢速速度范围（1300）；快速目标范围（180）。触摸上一页返回首页，触摸下一页进入参数设置二画面。图210参数设置2在参数设置二中可以设置冷却工位参数。快速速度范围（130）；慢速速度范围（1300）；快速目标范围（180）。冷却开关控制冷却工位运行。触摸上一页进入参数设置一画面，触摸下一页进入参数设置三画面。图211参数设置3在参数设置三中可以设置电机手动速度。电机速度范围（1300）；热熔基准冷却基准数值仅供设置快下坐标参考。触摸上一页进入参数设置二画面，触摸下一页进入首页。（三）热熔冷却一体机的注意事项1、机器使用前先确定电源是否为38，气压是否正常；2、机器必须在无报警状态下运行，否则不能运行；3、压力传感器、温控器请勿超出额定的使用范围；此设备温控器最高限399摄氏度。压力传感器最高限1300千克。为人身、设备安全考虑，请设置在最高限以内。84、确保设备在运行前紧急停止按钮无松动。5、请勿擅自对设备进行拆卸、修理、改造。6、请定期对设备主要传动部件进行维护（如电机丝杆、轴承、导轨一月加一次润滑油）三、热熔冷却一体机所用的电器元件（一）PLC的选型及说明如图31所示图31松下FPXC40T用的是40点位的松下PLC，型号是FPXC40T；其中输入点有24个，输出点有16个。（二）电机的选型及说明选用了松下的伺服电动机，伺服电动机由电机和伺服驱动器两部分组成。通过伺服驱动器来控制电机的运行。松下的伺服驱动器可以进行手动设置控制其运行，也可以用PLC进行程序控制。伺服电机可以使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。（三）传感器的选型及说明选用了OMRON的光电开关，型号是E3ZT66A；选用了槽型光电；选用了OMRON的压力传感器。E32T66A的光电开关是通过2个传感器之间的对射来接收信号的，用这种型号的传感器，是为了检测产品是否放入正确的位置。同时，这种传感器具有短路保护功能，所以发生负载短路时，输出会变成OFF，可以对回路进行修正后再接通电源。短路保护回路也会重新调整。另外当回路中通过18倍以上的额定负载电流时，负载短路保护功能也会动作。所以接负载时应明确保通过的电流小于额定负载电流的18倍。同时，使用它动作的环境温度最高可达55摄氏度，最低可达25摄氏度，符合设备的使用要求。使9用它的输出形态是NPN输出。（四）触摸屏的选型及说明图32松下触摸屏如图32所示选用的触摸屏是松下的，7寸大小的触摸屏，它的画面是黑白画面。通过使用触摸屏来实现一些便捷的操作。（五）电磁阀的选型及说明图33SMC电磁阀如图33所示选用的电磁阀是SMC的三位五通的电磁阀。电磁阀是工业过程自动化控制系统的执行器它在接受电控信号后能自动开启或关闭阀门，实现对管道中流体介质的通断控制，从而对系统中的温度、流量、压力等参数进行自动调节或远程控制。在电磁阀下面的面板是汇流板，采用汇流板是为了实现用少量气源同时供应多个气动元件工作。（六）其它电气元件还用到了其他一些电气元件，比如光栅、门禁、节流阀、气管、气管接头、漏电保护开关、电源指示灯、加热管、报警灯、中间继电器光栅在工业上还有一种说法，10我们叫它为安全门。当设备运行时，如果有操作员不小心把手或一些物品伸入光栅检测范围，光栅就会接收到信号，反馈给PLC,设备就会停止运行，起到保护作用，需要急停复位后，才能继续使用。四、PLC控制热压、冷压的控制过程（一）初始状态设备通电启动后都会进行复位功能，我们称复位后的状态为初始状态。热融冷却一体机的初始状态，伺服电机回到原点位置，各个气缸也回到原点位置。这时可以把产品放入模具中，当光电传感器接收到信号时，伺服电机开始动作，把产品送入热压、冷压位置。（二）热压、冷压控制当伺服电机把产品送到热压位置时，热压位置的传感器接收到信号，传送到PLC，热压气缸进行下压，当压力传感器接收到信号时，气缸停止下降，同时加热棒进行加热，如果加热温度不够，可以在触摸屏中进行调整，加热一定时间后，加热气缸回到原点，伺服电机接收信号把产品送到冷压位置，冷压位置的传感器接收到信号，传送到PLC，冷压气缸进行下压，当压力传感器接收到信号时，冷压气缸停止下降，同时电磁阀开启，通过气管对产品进行吹气，吹气一定时间后，冷压气缸回到原点，伺服电机接收信号，伺服电机回归到原点位置。（三）急停与停机控制急停控制一般用于机器出现故障状态。当机器出现故障时，该设备的报警灯会报警，只需按下急停按钮，让设备处于停止运行的状态，这样方便于电气工程师进行维修。当设备在运行时，电气工程师想修改某一个工位的动作，只需按下急停按钮，让设备处于停止状态，修改完成后只需复位下，设备就能正常运行了。停机控制运用于设备停产，当生产完成后，只需让各工位回到原点位置，然后拔掉电源即可。五、PLC控制热压、冷压硬件系统的设计（一）PLC的I/O口与内部资源分配输入输出X0A位置上限Y0X1A位置下限Y1X2启动Y2X3压力信号1Y3X4A原点Y4热熔电磁阀1X5B原点Y5热熔电磁阀211X6B位置上限Y6冷却电磁阀1X7B位置下限Y7冷却电磁阀2X8温度报警Y8热熔时间X9电压报警Y9冷却时间XA压力信号2YA冷却电磁阀XB冷却原位YBXC冷却到位/热原位YCXD光栅信号YDXE热熔到位YEA使能XF热熔时间到YFB使能X10冷却时间到X11手/自动X12急停（二）PLC电路走线图1、如图51所示，为松下FPX40TPLC所用到的输入、输出端口图51PLC的I/O口2、如图52所示，为PLC与端子排的接线图12图52PLC与端子排的连线图六、PLC控制热压、冷压软件系统的设计（一）松下PLC控制的梯形图13141516171819202122232425262728293031图61PLC控制的梯形图（二）松下触摸屏的设置及其与松下PLC之间的通讯先打开触摸屏的编程软件，首先可以设置个开机画面，开机画面可以直接从图库中找一些美图设置，然后制作一个双向按钮，可进入下个画面，在画面中可以设置几个单32向按钮，这些按钮分别对应一些操作界面，比如报警画面、产量计数画面、参数设置画面等界面按钮。在画面中设置的按钮，其参数必须与PLC上的信号点对应，这样在与PLC通讯后用触摸屏上的按钮进行控制。在产量计数画面中，可以设置一个计数框，每生产一个产品，技术框内的数字就加一。当触摸屏软件编程结束，可以通过USB通讯线把程序从电脑中导入触摸屏内，这种导入是双向的，也可以把触摸屏内的程序导入电脑中。松下触摸屏与松下PLC之间的通讯是通过松下PLC的通讯线进行连接的，但松下触摸屏的插件需要自行焊接。当触摸屏与PLC进行通讯后，可以直接用触摸屏上的按钮进行控制。33总结在这次热熔冷却一体机的实践中，我学会了松下PLC的基本编程方法，学会了触摸屏人机界面的制作，学会了PLC与触摸屏之间的通讯等知识。这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越，在没有做毕业设计以前，我对与电气方面知识的撑握都是思想上的，在实践中才发现，把书本上学到的知识按部就班到实践工作中就会出现一些问题，在实践中会因为温度，湿度等原因导致所做出的数据出现偏差，但我通过不断地实也总结出一些好的解决办法，在实践中我更好的提升了自己的工作能力。在实践中往往会遇到一些与自己专业课不相关的知识，开始我觉得没有必要去认真学，后来我又遇到了多次这样的情况，才发现即使在工作中遇到一些不是自己专业所要学习的知识，我们也要尽自己力所能及去学习，因为在今后的生活中、工作中我们有可能会遇到一些类似的问题，这样我们就有解决问题的经验，即使遇不到类似的问题，我们有了这次的经验，在求职时我们也可把这当成自己的一种能力，来增加自己面试的成功率。最后通过本次课程设计，我深刻的了解到要做好每一个项目，不能照书本上的知识按部就班，要考虑的因素很多，每个方面必须要考虑周全。同时，通过这次毕业设计，让我深刻的了解到PLC在工业自动化中的重要性，因为PLC控制比继电器控制来的更加便捷，而且PLC容易上手，编程也简单，所以现在的自动化设备几乎都用到了PLC,这让我庆幸，我在学校学好了可编程控制这门课，它让我在实习中有了一定的专业基础，