1、 1 编号 淮安信息职业技术学院 毕业论文 题 目 SKG-400 型扩口机电控系统设计 学生姓名 苏楠 学 号 42913224 院 系 电气工程系 专 业 机电一体化 班 级 429132 指导教师 陈玉华 顾问教师 段培易 二一五年十月摘要 I 摘要 扩口机是 PVC 管生产过程中一个重要的组成部分，根据不同的要求既可单机运行，又可和挤出机、切割机等联 机组成一条生产线。本文探讨了 SKG-400型扩口机电控系统采用可靠性高、抗干扰能力强的可编程控制器 (PLC)作为主控部件来实现的技术，阐述了其在扩口机电控系统设计中作用和优势。根据管材对扩口机扩口的过程复杂要求及高可靠的特点，具体研究
2、了硬件的配置、软件程序的编制及整个模拟演示程序。在分析了扩口机工作流程的基础上，进行了 PLC控制系统的硬件设计和软件设计。硬件部份重点介绍了温控部分设计的思路和采取的设计方案；软件设计则重点介绍了自动工作程序编制的方法、以及为提高机床工作的可靠性、经济性、以及提高其自动化程度、 实现工步之间的约束条件、联锁保护采取的措施。除了原理设计以外，还对控制系统进行了工艺方面的设计。 关键词 ： 控制系统 PVC 生产线 SKG-400 扩口机 PLC Abstract II Abstract Belling machine is a important part in the PVC tube pr
3、oduction line. According to different request, it since can singlely go, again can with extruder, cutting machine etc. Online constitute a production line. This paper inquires into SKG-400 belling machine electric -control system in adoption of programmable logical controller (PLC) with high credibi
4、lity and the strong anti- interference ability, which is the technique thatthe lord is controlled a parts to carry out, elaborating it the function and the advantage in belling machine electric-control system design.According to the characteristics ofhigh reliability and bulgingcomplications request
5、s in the process of the pipe material to bell.Concretely studying the configuration of Hardware, the software programming and the whole simulation program. In analyzing to bellingmachine workflow foundation, this paper gives the PLC control system of the hardware design and software design. Design m
6、ethod and design planadopted of temperature control system is introducedrespectivelyin hardware part.Then, The software design gives emphasis to method of automatic work procedure to draw up and measures of adopting in the credibility of the tool machine work, economy,its stipulation condition ,carr
7、ying out of constraint condition between steps and interlock protection. In addition to the principle design,this paper also designs control system in process technology. Keywords control system PVC product line SKG-400 bellingmachine PLC 目录 III 目 录 摘要 . I Abstract .II 第一章 绪论 . 1 1.1 课题来源 . 1 1.1.1
8、为某橡塑机械厂新产品研制项目 . 1 1.1.2 新产品 定义 . 2 1.2 设计要求 . 2 1.2.1 生产工艺 . 2 1.2.2 控制要求 . 3 第二章 控制要求分析与方案的确定 . 5 2.1 继电器接触器控制系统方案 . 6 2.1.1 继电器接触器控制系统的优点 . 6 2.1.2 继电器接触器控制系统的缺点 . 7 2.2 工控机控制系统方案 . 7 2.2.1 工控机控制系统的优点 . 7 2.2.2 工控机控制系统的缺点 . 7 2.3 PLC 控制系统方案 . 7 2.3.1 PLC 控制系统的优点 . 7 2.3.2 PLC 控制系统的缺点 . 8 第三章 PLC
9、选择及确定 . 9 3.1 确定输入 /输出设备、统计 I/O 点数 . 9 3.1.1 输入点 . 9 3.1.2 输出点 . 10 3.1.3PLC 选择 . 11 3.2 PLC 类型选择 . 11 第四章 硬件设计 . 13 4.1 智能温控表 . 13 4.2 接近开关 . 13 4.3 接触器 . 14 4.4PLC 隔离电源 . 14 第五章 软件设计 . 15 5.1 总体 框图设计 . 15 IV 5.2 手动调整程序设计 . 15 5.2.1 手动程序设计 . 15 5.2.2 回原位程序设计 . 15 5.3 自动程序设计 . 16 5.4 模拟程序设计 . 22 5.5
10、 公共程序设计 . 23 第六章 结论与展望 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 第一章 绪论 1 第一章 绪论 目前，我国建筑给排水的管道一般是钢管、水泥管道或铸铁管，现阶段我国很多地方还在继续使用。钢管及铸铁管作为城市给水排水管材，长期使用后就会产生锈蚀现象，出现“红水”、“黑水”、“蓝水”，铁腥味严重，各种有害细菌超过国家生活饮用水水质标准，排污管道出现泄漏等现象，污染水源，表现在：“红水” 主要是镀锌水管被腐蚀造成的污染 ；“蓝水” 主要是水中的超标的铜离子引起的，它会导致人体肠道疾病、儿童肝脏损伤、老年痴呆症等疾病。水泥管怕碰撞，接口易渗漏，污染地下水，造成环境污染。随着我
11、国城市化建设的不断发展，为保障人民的身体健康和环境保护，根据建设部的规定，原城市自来水管使用铸铁管或水泥管，城市排污管道使用的水泥管，供水卫生不能达到国家规定标准，排污管道污染地下水，今后供水一律禁用铸铁管、水泥管，而采用PVC 管、 PE 管，排污采用螺纹管。新型塑料管与传统管材相比具有重量轻、耐腐蚀、内壁光滑，水流阻力小、节约能源、安装简便迅速、造价较低 、较好的抗震能力、有一定的抗拉抗弯曲的弹性、易养护、寿命长等优势，特别重要的是使用它们可以使饮用水达标，没有有害离子产生。通过国家的政策支持， PVC 及PE 塑管生产企业如火如荼地发展起来。扩口机是 PVC 塑管加工自动线不可或缺的设备
12、，其自动化程度的高低及工作的可靠性对整条自动线举足轻重。可是，在现阶段在我国扩口机控制系统中主要还是以往陈旧的传统继电器接触器控制系统为主，传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬件接线方式安装而成，其连线多而且复杂、体积大、功耗大，只能完成既定的逻辑 (或顺序 )控制、定时、计数等功能，即开关量控制；一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性差，且体积庞大，安装维修都不方便；另外，继电器的触点数量有限而且会磨损、腐蚀，寿命短，可靠性差，系统的灵活性和可扩展性受到很大限制，所以为了更好的满足生产、节约、环保、高效等各方面的要求，就要对扩口机的控制
13、系统进行改进创新的设计。 1.1课题来源 1.1.1 为某橡塑机械厂新产品研制项目 我国 橡塑机械自主创新、新产品研发除极少数原始创新外，更多的是集成创新和引进、 消化 、吸收后在创新。具体 体现 咋两个方面： 一是通过研发提升产品档次，进而提高产品 附加值 ， 增强 企业竞争力； 二是 通过引进技术消化吸收，研发代替进口的附加值产品，进而打开市场，提升企业竞争力，增强了企业的盈利能力。 在 市场不断快速变化、技术迅速更新的趋势之下，企业是否具备快速、高质淮安信息 职业技术学院毕业设计 论文 2 量、低成本的 推出 新产品的能力，已成为 决定 企业成败与否的关键。企业 只有 不断的创新， 以
14、优质低耗、搞笑环保，发展新产品，改进老产品，采用新技术、新工艺、新 材料 等研发思路 ， 确保企业在激烈的市场竞争中获取最大的经济效益。 1.1.2 新产品 定义 新产品可以定义为 ： 指 采用新技术原理 、 新设计构 思研制、生产的全新产品，或在结构、材质、工艺等某一方面比原有产品有明显改进，从而显著提高产品性能或扩大了作用功能的产品。 1.2 设计要求 1.2.1 生产工艺 1） PVC 塑管生产过程： 原料挤出机真空定径冷却槽牵引机切割机扩口机成品管材 具体的就是：粒料（或粉料）进入挤出机，在挤出机的模具作用下挤出，然后通过真空泵进行把管子的直径定到要求的大小，这时管子是比较软的，然后通
15、过冷却槽冷却一下，管子就变硬了，管子再通过牵引机牵出，这里牵引机和挤出机是同步的，长长的管子进到下 一道工序 切割，切割成要求的长度，为了把两个管子对接就进入最后一道工序 扩口，在切割机上切割好的管子送到扩口机上进行扩口，扩成要求的口径，完成后把管子卸下来。 2）扩口机生产过程： 管材（自切割机来）管材输送（输送计时，输送架下降、输送电机运转） 1 号架抬起移送架前进 1 号架落下加热炉前进转管架下降，压下并旋转（正、反转计时）加热计时转管架向上、加热炉后退 2 号架抬起移送架前进 2 号架落下夹具夹紧扩口车前进滑块涨开真空成型（计时）冷却计时滑 块缩回扩口车后退、推板前进推板后退夹具松开 具
16、体的过程：自动线开动以后，切割机过来的管材由输送电机 M3 拖动送到工位上，并由液压泵电机 M1 驱动各油缸带动各传动装置实现各工位的转移， 1#托架抬起把管材托起移送架带动托架向前把管材送到加热炉工位，经过加热炉均匀加热后， 2#托架抬起把管材托起移送架向前把加热好的管材送到扩口工位，夹具夹紧后，扩口车上前扩口加热好的管材，完成后由下面来的管材把成品挤下运走。在加热时，由 KM4、 KM5 控制转管电机 M4 实现正反转，以确保管材均匀受热。扩口管材时，由真空泵电机 M2 实现扩口成型。 第一章 绪论 3 1.2.2 控制要求 要满足扩口机的加工工艺，有自动连续加工和手动调整，控制装置要求安
17、全可靠、简单经济、使用维修方便，控制面板上要有一些运行状态的显示，计时控制的时间可由操作者在控制面板上根据管材及环境温度预先设置。管材加热时，控温精度要高点，温度的波动要小点。 淮安信息职业技术 学院毕业设计 论 文 4 第二章 控制 要求分析与方案的确定 5 第二章 控制要求分析与 方案的确定 控制要求的分析可以分为两部分：一部分是硬件方面的控制要求的分析；另一部分是软件程序方面的控制要求的分析。 首先进行硬件方面控制要求的分析： 1）电机控制 输送电机： 0.75KW，单向 运转。 转管电机： 0.50KW，正、反向运转。 真空泵电机： 2.2KW，单向运转。 液压泵电机： 2.2KW，单
18、向运转。 2）计时控制 输送计时：检测到由切割机来的管材信号后，延时输送。 转管计时：管材加热时需转动，正反转交替进行，周期可调。 加热计时：管材在烘筒内加热时间。 成型计时：真空定型时间。 冷却计时：管材定型后冷却时间。 上述计时时间，均由操作者在控制面板上根据管材及环境温度预先设置。 3）液压控制 加热炉：前进、后退；由 DC24V 三位四通阀控制；双头电磁铁。 移送架：前进、后退 ；由 DC24V 三位四通阀控制；双头电磁铁。 扩口车：前进、后退；由 DC24V 三位四通阀控制；双头电磁铁。 推 板：前进、后退；由 DC24V 三位四通阀控制；双头电磁铁。 夹 具：夹紧、松开；由 DC2
19、4V 三位四通阀控制；双头电磁铁。 4）气压控制 滑 块：涨开、缩回；由 DC24V 二位四通阀控制；单头电磁铁。 转管架：向上、向下；由 DC24V 二位四通阀控制；单头电磁铁。 输送架：向上、向下；由 DC24V 二位四通阀控制；单头电磁铁。 1 号托架：抬起、落下；由 DC24V 二位四通阀控制；单头电磁铁。 2 号 托架：抬起、落下；由 DC24V 二位四通阀控制；单头电磁铁。 在本课题中只用到四台电机，而且这四台电机的功率都没超过 3KW 而且是单向启动（除了 0.5KW 的转管电机），所以不需要降压而直接启动。由于计时控制的时间均由操作者在控制面板上根据管材及环境温度预先设置的，为了操作者方便操作计时器选用数字式计时器。液压方面，考虑到加热炉、移送架、扩口车、推板、夹具在工作时要求移动平稳、定位准确、夹紧牢靠选用双头电磁铁的三位四通阀，主要是利用其中位机能，使得工作起来更加可靠。气压控制方面，考虑到输送架、转管架、 1#托架、 2#托架、滑块选用单头电磁铁的二位四通阀再
