车用铝条挤压生产线plc控制系统设计(附件)
工业铝型材的加工制造在近些年的高速发展，推动了铝挤压生产线的发展。车用铝型材是通过将铝合金棒材经加热、挤出成型，经时效处理的铝产品同时具备质量轻、强度高等特点，加之原料丰富，因此具有很广阔的发展前景。对产品质量的影响因素主要包括挤压温度和挤压速度。以可编程控制器为主控器，WinCC flexible组态人机界面，来对挤压温度和挤压速度实时监控，并根据生产要求修改工艺参数。同时也可以进一步提高挤压生产线的自动化水平，提高生产效率。关键词 铝挤压，挤压速度，PLC，WinCC flexible
目录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 2
1.3 课题研究内容 3
2 方案设计 3
2.1 挤压机 3
2.2 传导加热炉 4
2.3 永磁加热炉 4
2.4 气压传动装置 4
2.5 液压传动装置 5
2.6 送料小车 5
3 系统硬件设计 5
3.1 传感器的选型 5
3.2 PLC硬件设计 6
3.3 PLC程序设计 10
3.4 S7300PLC与WinCC flexible的通信连接 23
3.5 WinCC flexible人机界面设计 25
4 系统仿真调试 32
4.1 PLC的仿真调试 32
4.2 WinCC flexible与PLC的连接及仿真 33
结论 35
致谢 36
参考文献 37
附录 38
1 绪论
1．1 课题的背景及意义
铝是地壳中分布最广，储量最多的元素之一，占地壳总重量8.2％[1]。在金属材料应用中，铝的开发时间还不算长远，上个世纪初期才逐步形成规模的工业生产。到了21世纪，铝材在金属应用中已经上升到了第二位，仅仅居于钢材应用之下，可见，铝工业已经成为现代工业的重要组成部分之一。
车用铝材加工主要是用熔铸的方法将铝锭制成一定规格的铝棒，再将铝棒加热到 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
一定的温度，通过挤压机和不同的模具生产出不同形状的铝管和铝条。自二十世纪初以来，铝加工由一开始沿用铜加工的的生产设备到如今专为铝合金材质研发的新型生产设备，产品用途也由一开始的主要用于飞机制造发展到广泛应用于人们日常生活的方方面面。
挤压机是铝挤压产线的主要生产设备。它仅仅用了一百多年的时间就发展到如今的地步，发生了巨大的变化。发展初期，人们只能造出几兆牛手动的水压机，功能上也受到技术的限制。而现在，人们已经可以造出两百兆牛全自动的油压机，大大提高了金属工业的生产水平。根据不同的生产需要，挤压机也发展出很多的种类。一个企业的金属加工生产技术水平，在一定程度上由其所拥有的挤压机种能力、种类和数量决定。一个国家的金属工业发展水平也与其所拥有的挤压机的装备水平和生产能力等息息相关。
随着铝工业生产技术的飞快发展和生产要求的不断提高，对铝挤压产线的自动化水平提出更高的要求。工业生产中，往往伴随着噪音、粉尘等恶劣工作环境，可编程控制器作为一种针对这种环境而开发的工业计算机，它集计算机、控制、通信于一体，可靠性高，能够保持几万小时不出错，这是其他类型的控制器所不能比拟的。同时还有更易于理解和入门的编程语言，使用和维护都很方便，也就使得可编程控制器广泛应用于当代工业生产自动化领域。
PLC技术在铝挤压产线上的应用，完全符合信息化和工业化融合的要求，提高了铝挤压线的自动化水平和企业的技术水平。实现了生产过程的自动化以及温度、挤压速度等参数的实时监控，有效的解决了原有产线人工控制部分较多，工作强度高，和产品品质保证不够可靠等问题，提高了生产效率和产品品质。
1.2 国内外发展现状与趋势
在铝挤压技术、挤压设备近100年的发展历程中，国外一些国家跟紧了生产发展的潮流，研发的挤压设备一直处于世界的领先水平，出现了一些知名企业，比如西马克(SMS)，德马克(DEMAU)，宇部兴业(UBE)，沙顿(SUTTON)，克莱希姆(CLECIM)等知名公司，这些公司也对挤压工业的发展有很大的贡献。我国的挤压工业虽然起步较晚，但是我国企业的发展也令人瞩目，其中太原重型机械集团有限公司，沈阳重型机器厂，上海重型机械厂，西安重型机械研究所等均有着雄厚的实力，现如今我国拥有的挤压机种类和数量在世界前列，毫无疑问我国挤压工业的发展将会对挤压设备的发展起到重要的推动作用[2]。
铝棒加热作为挤出的前一道工序，也是铝挤压产线重要的一环。如果铝棒没有处于标准工作温度范围，将会大大影响产品品质，甚至还会造成挤压机故障。永磁加热技术的出现和发展也促进了铝挤压工业的发展，实现了铝棒的梯度加热，减小了铝棒温度对挤压品质的影响。由于铝棒前端先进入交变磁场，也就导致铝棒前端温度上升比末端快，这样就实现了梯度加热，挤压时末端先被挤出，实现等温挤压，给挤压机提供了良好的挤压环境[3]。
永磁加热技术应用于铝棒加热相比传统感应加热炉还有能耗低，能效高的优点，传统感应加热炉通过将交变电流通到铜线圈上产生交变磁场，在铜线上损失了一部分能量，而永磁加热是两个永磁体的高速旋转产生磁场，降低了能量损失，提高了能源利用率。
随着自动化水平的不断提高，PLC在铝挤压生产线中的应用会更加广泛。为了进一步提高生产效率和产品品质，生产过程会趋向智能化控制，将从铝锭到成品的整个流程集成到一个控制系统里，使控制方案更加合理。同时生产设备的更新升级，也会帮助铝挤压生产取得突破。
1.3 课题研究内容
本课题研究首先要熟悉铝挤压产线的一般工艺流程，设计出合理的控制方案。具体要求为：支持模式转换，即支持手自动切换；支持输入输出监控；支持工艺参数设定；支持故障报警提示，便于操作人员及时发现并解决故障。
课题主要内容包括
1）了解铝挤压产线中主要设备的基本原理和作用；
2）了解影响铝挤压产品品质的因素；
3）了解铝挤压产线的工艺流程以及特殊状况处理；
目录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 2
1.3 课题研究内容 3
2 方案设计 3
2.1 挤压机 3
2.2 传导加热炉 4
2.3 永磁加热炉 4
2.4 气压传动装置 4
2.5 液压传动装置 5
2.6 送料小车 5
3 系统硬件设计 5
3.1 传感器的选型 5
3.2 PLC硬件设计 6
3.3 PLC程序设计 10
3.4 S7300PLC与WinCC flexible的通信连接 23
3.5 WinCC flexible人机界面设计 25
4 系统仿真调试 32
4.1 PLC的仿真调试 32
4.2 WinCC flexible与PLC的连接及仿真 33
结论 35
致谢 36
参考文献 37
附录 38
1 绪论
1．1 课题的背景及意义
铝是地壳中分布最广，储量最多的元素之一，占地壳总重量8.2％[1]。在金属材料应用中，铝的开发时间还不算长远，上个世纪初期才逐步形成规模的工业生产。到了21世纪，铝材在金属应用中已经上升到了第二位，仅仅居于钢材应用之下，可见，铝工业已经成为现代工业的重要组成部分之一。
车用铝材加工主要是用熔铸的方法将铝锭制成一定规格的铝棒，再将铝棒加热到 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
一定的温度，通过挤压机和不同的模具生产出不同形状的铝管和铝条。自二十世纪初以来，铝加工由一开始沿用铜加工的的生产设备到如今专为铝合金材质研发的新型生产设备，产品用途也由一开始的主要用于飞机制造发展到广泛应用于人们日常生活的方方面面。
挤压机是铝挤压产线的主要生产设备。它仅仅用了一百多年的时间就发展到如今的地步，发生了巨大的变化。发展初期，人们只能造出几兆牛手动的水压机，功能上也受到技术的限制。而现在，人们已经可以造出两百兆牛全自动的油压机，大大提高了金属工业的生产水平。根据不同的生产需要，挤压机也发展出很多的种类。一个企业的金属加工生产技术水平，在一定程度上由其所拥有的挤压机种能力、种类和数量决定。一个国家的金属工业发展水平也与其所拥有的挤压机的装备水平和生产能力等息息相关。
随着铝工业生产技术的飞快发展和生产要求的不断提高，对铝挤压产线的自动化水平提出更高的要求。工业生产中，往往伴随着噪音、粉尘等恶劣工作环境，可编程控制器作为一种针对这种环境而开发的工业计算机，它集计算机、控制、通信于一体，可靠性高，能够保持几万小时不出错，这是其他类型的控制器所不能比拟的。同时还有更易于理解和入门的编程语言，使用和维护都很方便，也就使得可编程控制器广泛应用于当代工业生产自动化领域。
PLC技术在铝挤压产线上的应用，完全符合信息化和工业化融合的要求，提高了铝挤压线的自动化水平和企业的技术水平。实现了生产过程的自动化以及温度、挤压速度等参数的实时监控，有效的解决了原有产线人工控制部分较多，工作强度高，和产品品质保证不够可靠等问题，提高了生产效率和产品品质。
1.2 国内外发展现状与趋势
在铝挤压技术、挤压设备近100年的发展历程中，国外一些国家跟紧了生产发展的潮流，研发的挤压设备一直处于世界的领先水平，出现了一些知名企业，比如西马克(SMS)，德马克(DEMAU)，宇部兴业(UBE)，沙顿(SUTTON)，克莱希姆(CLECIM)等知名公司，这些公司也对挤压工业的发展有很大的贡献。我国的挤压工业虽然起步较晚，但是我国企业的发展也令人瞩目，其中太原重型机械集团有限公司，沈阳重型机器厂，上海重型机械厂，西安重型机械研究所等均有着雄厚的实力，现如今我国拥有的挤压机种类和数量在世界前列，毫无疑问我国挤压工业的发展将会对挤压设备的发展起到重要的推动作用[2]。
铝棒加热作为挤出的前一道工序，也是铝挤压产线重要的一环。如果铝棒没有处于标准工作温度范围，将会大大影响产品品质，甚至还会造成挤压机故障。永磁加热技术的出现和发展也促进了铝挤压工业的发展，实现了铝棒的梯度加热，减小了铝棒温度对挤压品质的影响。由于铝棒前端先进入交变磁场，也就导致铝棒前端温度上升比末端快，这样就实现了梯度加热，挤压时末端先被挤出，实现等温挤压，给挤压机提供了良好的挤压环境[3]。
永磁加热技术应用于铝棒加热相比传统感应加热炉还有能耗低，能效高的优点，传统感应加热炉通过将交变电流通到铜线圈上产生交变磁场，在铜线上损失了一部分能量，而永磁加热是两个永磁体的高速旋转产生磁场，降低了能量损失，提高了能源利用率。
随着自动化水平的不断提高，PLC在铝挤压生产线中的应用会更加广泛。为了进一步提高生产效率和产品品质，生产过程会趋向智能化控制，将从铝锭到成品的整个流程集成到一个控制系统里，使控制方案更加合理。同时生产设备的更新升级，也会帮助铝挤压生产取得突破。
1.3 课题研究内容
本课题研究首先要熟悉铝挤压产线的一般工艺流程，设计出合理的控制方案。具体要求为：支持模式转换，即支持手自动切换；支持输入输出监控；支持工艺参数设定；支持故障报警提示，便于操作人员及时发现并解决故障。
课题主要内容包括
1）了解铝挤压产线中主要设备的基本原理和作用；
2）了解影响铝挤压产品品质的因素；
3）了解铝挤压产线的工艺流程以及特殊状况处理；
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