φ250KSG塑料管扩口机的电控系统设计
φ250KSG塑料管扩口机的电控系统设计[20200419160253]
摘 要
PVC管生产过程使用设备中有个重要设备，那就是扩口机。它可以根据不同的要求加工不同类型、不同规格的塑管，又可以和切割机、挤塑机等联机组成一条生产线。
? ? ?本文进行了Φ250KSG型扩口机电控系统设计。它采用抗干扰能力强、可靠性高的可编程控制器(PLC)作为主要控制部件来实现的技术，阐述了其在扩口机电控系统设计中的优势与作用。由于管材对扩口机扩口过程要求的复杂性，具体开展进行了硬件配置，软件程序编制的工作。硬件部份介绍了主电路的设计思路与方案，并介绍了器件选型方法。软件设计则主要阐述了自动工作程序编制的方法。根据生产需要所设计出来的大型扩口机控制系统能够大大提高单机的运行效率、降低工人劳动强度，同时也能提高系统的可靠性，最终带动全自动生产线的生产效率。
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关键字:触摸屏扩口机PLC
目 录
1.课题设计要求 1
1.1绪论 1
1.2课题来源及意义 2
1.3毕业设计（论文）任务 2
1.3.1基本要求 2
1.3.2主要内容 2
1.3.3应完成的技术资料 2
2．电气控制的要求 3
2.1生产工艺 3
2.2自动控制 4
2.2.1单次扩口 4
2.2.2连续扩口 4
2.2.3直接下料 4
2.3手动操作 4
2.4回原位 4
2.5其他功能 4
2.5.1产量记录 4
2.5.2报警记录 4
2.6注意事项 5
3.控制要求的分析 7
4．控总体方案的确定 9
4.1 继电器、接触器控制系统方案 9
4.1.1 继电器、接触器控制系统的优点 9
4.1.2 继电器、接触器控制系统的缺点 9
4.2 工控机控制系统方案 9
4.2.1 工控机控制系统的优点 9
4.2.2 工控机控制系统的缺点 9
4.3 PLC触摸屏控制系统特点 9
5．PLC和触摸屏的选择月确定 11
5.1 PLC类型的选择 11
5.2 确定输入/输出设备、统计I/O点数 12
5.3触摸屏的选择 14
6．硬件设计 16
6.1电路图设计 16
6.2 PLC的硬件接线 16
6.3 其它电气元器件的选型 17
7．软件设计 19
7.1 PLC设计方法 19
7.1.1自动控制 19
7.1.2手动控制 23
7.1.3回原位设计 25
7.1.7温度控制设计 27
PID参数的整定 28
7.2触摸屏画面设计 33
8．程序调试 37
8.1调试工具 37
8.2程序调试过程 37
结语 39
参考文献 40
附录 41
附录1 电气图 41
图1：主回路电气原理图 41
图2：控制回路原理图 42
图3：PLC硬件接线图 43
图4：元器件清单 44
图5：液压原理图 45
附录2 触摸屏画面设计 46
感谢语 84
1.课题设计要求
1.1绪论
目前，我国的给排水系统管道一般采用的是钢管、水泥管道、铸铁管等三大类，现阶段使用较为普遍的是钢管或者铸铁管。一般的给排水系统所采用的管道都是埋在地下，总体的环境是潮湿的，长期使用后就会产生锈蚀现象，出现给水的时水中带有很多中颜色，这些颜色的来源就是钢管生锈出现的三价铁，而且伴有很冲人的铁腥味。各种有害细菌含量超过国家生活饮用水水质标准。如果排污管道由于生锈被腐蚀而出现泄漏现象，结果往往是使水源水质受到严重的破坏，具体表现在：“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，它会引起人体肠道疾病以及儿童肝脏损伤和老年痴呆症等。根据传统塑料的耐腐蚀性强的特点，在此基础上开发的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、抗拉抗弯曲的弹性、易养护、寿命长等优点，特别重要的是新型塑料管道投入使用可以使饮用水达标，并且对人体有害的细菌等有害因素都控制在国家限制范围以内。国家政策和财政的支持下，PVC 及 PE 塑管生产企业的发展如火如荼。在 PVC 塑管加工自动线中，扩口机是不可或缺的设备，其高度自动化及其工作可靠度对整条自动线有着非常重要的影响。但是，现阶段在我国扩口机控制系统中主要还是以往陈旧的继电器接触器为主要的控制系统，传统的继电器控制系统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；另外，继电器的触点数量有限而且很容易被空气中的潮湿水汽所腐蚀，在被腐蚀的基础上就会减小其接点的灵敏性能，这严重影响了继电器的可靠性和耐使用性能，系统的灵活性和可扩展功能也会受到影响。因此我们要找到更加可靠的控制系统来代替继电器控制系统，所以为了更好的满足生产在节约、环保、高效等各方面的要求，就要改进创新扩口机的控制系统来提高系统的可控制性能。
1.2课题来源及意义
由指导教师提供的课题φ250KSG塑料管扩口机的控制系统设计，是一个比较新锐的研究课题，在未来的城市给排水方面有着非常广泛的应用，可以说本课题的发展前景是非常开阔的。
在自动化制造塑料管行业中，塑料管扩口机是不可缺少的设备，通过该机电控系统的设计，能培养自己搜集资料解决问题的能力，能够学以致用。在自己研究的过程其实也是一个学习的过程，每一个问题的解决都是自身能力的阶段提高。我相信在本次毕业设计中我可以学到很多课堂上所不能学到的知识和技能。
1.3毕业设计（论文）任务
1.3.1基本要求
1.扩口机连续运行与单次运行；
2.对运行状态进行监控；
3.对故障进行报警；
4.PLC采取必要的抗干扰措施；
5.人机触摸屏界面的设计使用。
1.3.2主要内容
1.设计电气控制原理图；
2.进行PLC选型及I/O分配；
3. PLC控制程序的编写；
4.对程序进行注释；
5.触摸屏画面设计；
6.安装程序并调试。
1.3.3应完成的技术资料
1.控制系统电气原理图；
2.PLC的I/ 0接线图；
3.控制程序。
2．电气控制的要求
扩口机由硬件设备结合软件，实现手动操作、回原位、单次运行、连续运行、直接下料、产量统计功能。
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。
操作的具体步骤：挤出机让粒料（或粉料）充入，再让挤出机的模具挤出，下一步让真空泵把塑料管道的直径压缩的规定大小，最后让塑料管道进入冷却槽进行冷却，让塑料管道的分子结构更加稳定从而使管道硬度增强。成品塑料管道由牵引机带出。在整个工作过程中，牵引机和挤出机必须要保持同步工作，批量生产的塑料管道都是很长的，所以要进到下一道工序被—段段的切割，切割的长度都是规定好的。为了满足不同工程对塑料管道长度的要求，就要进入最后一道工序，那就是扩口。在切割机上切割好的管子被送到扩口机上进行扩口，使要被扩口的管道在规定的形状下扩口。在这系列作业完成之后，就是成品的管道。
2） 扩口机生产过程：
单次扩口生产过程为：管材─→管材输送─→移台上升─→移台前进─→移台下降─→移台后退─→烘箱前进─→加热计时─→烘箱后退─→移台上升─→移台前进─→移台下降─→移台后退─→扩口料进─→夹紧缸夹紧─→扩口台前进─→定型进气─→冷却喷水─→R模缩─→扩口台后退─→夹紧台松开、R模胀─→扩口料退─→下料缸升─→下料缸降。
摘 要
PVC管生产过程使用设备中有个重要设备，那就是扩口机。它可以根据不同的要求加工不同类型、不同规格的塑管，又可以和切割机、挤塑机等联机组成一条生产线。
? ? ?本文进行了Φ250KSG型扩口机电控系统设计。它采用抗干扰能力强、可靠性高的可编程控制器(PLC)作为主要控制部件来实现的技术，阐述了其在扩口机电控系统设计中的优势与作用。由于管材对扩口机扩口过程要求的复杂性，具体开展进行了硬件配置，软件程序编制的工作。硬件部份介绍了主电路的设计思路与方案，并介绍了器件选型方法。软件设计则主要阐述了自动工作程序编制的方法。根据生产需要所设计出来的大型扩口机控制系统能够大大提高单机的运行效率、降低工人劳动强度，同时也能提高系统的可靠性，最终带动全自动生产线的生产效率。
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关键字:触摸屏扩口机PLC
目 录
1.课题设计要求 1
1.1绪论 1
1.2课题来源及意义 2
1.3毕业设计（论文）任务 2
1.3.1基本要求 2
1.3.2主要内容 2
1.3.3应完成的技术资料 2
2．电气控制的要求 3
2.1生产工艺 3
2.2自动控制 4
2.2.1单次扩口 4
2.2.2连续扩口 4
2.2.3直接下料 4
2.3手动操作 4
2.4回原位 4
2.5其他功能 4
2.5.1产量记录 4
2.5.2报警记录 4
2.6注意事项 5
3.控制要求的分析 7
4．控总体方案的确定 9
4.1 继电器、接触器控制系统方案 9
4.1.1 继电器、接触器控制系统的优点 9
4.1.2 继电器、接触器控制系统的缺点 9
4.2 工控机控制系统方案 9
4.2.1 工控机控制系统的优点 9
4.2.2 工控机控制系统的缺点 9
4.3 PLC触摸屏控制系统特点 9
5．PLC和触摸屏的选择月确定 11
5.1 PLC类型的选择 11
5.2 确定输入/输出设备、统计I/O点数 12
5.3触摸屏的选择 14
6．硬件设计 16
6.1电路图设计 16
6.2 PLC的硬件接线 16
6.3 其它电气元器件的选型 17
7．软件设计 19
7.1 PLC设计方法 19
7.1.1自动控制 19
7.1.2手动控制 23
7.1.3回原位设计 25
7.1.7温度控制设计 27
PID参数的整定 28
7.2触摸屏画面设计 33
8．程序调试 37
8.1调试工具 37
8.2程序调试过程 37
结语 39
参考文献 40
附录 41
附录1 电气图 41
图1：主回路电气原理图 41
图2：控制回路原理图 42
图3：PLC硬件接线图 43
图4：元器件清单 44
图5：液压原理图 45
附录2 触摸屏画面设计 46
感谢语 84
1.课题设计要求
1.1绪论
目前，我国的给排水系统管道一般采用的是钢管、水泥管道、铸铁管等三大类，现阶段使用较为普遍的是钢管或者铸铁管。一般的给排水系统所采用的管道都是埋在地下，总体的环境是潮湿的，长期使用后就会产生锈蚀现象，出现给水的时水中带有很多中颜色，这些颜色的来源就是钢管生锈出现的三价铁，而且伴有很冲人的铁腥味。各种有害细菌含量超过国家生活饮用水水质标准。如果排污管道由于生锈被腐蚀而出现泄漏现象，结果往往是使水源水质受到严重的破坏，具体表现在：“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，它会引起人体肠道疾病以及儿童肝脏损伤和老年痴呆症等。根据传统塑料的耐腐蚀性强的特点，在此基础上开发的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、抗拉抗弯曲的弹性、易养护、寿命长等优点，特别重要的是新型塑料管道投入使用可以使饮用水达标，并且对人体有害的细菌等有害因素都控制在国家限制范围以内。国家政策和财政的支持下，PVC 及 PE 塑管生产企业的发展如火如荼。在 PVC 塑管加工自动线中，扩口机是不可或缺的设备，其高度自动化及其工作可靠度对整条自动线有着非常重要的影响。但是，现阶段在我国扩口机控制系统中主要还是以往陈旧的继电器接触器为主要的控制系统，传统的继电器控制系统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；另外，继电器的触点数量有限而且很容易被空气中的潮湿水汽所腐蚀，在被腐蚀的基础上就会减小其接点的灵敏性能，这严重影响了继电器的可靠性和耐使用性能，系统的灵活性和可扩展功能也会受到影响。因此我们要找到更加可靠的控制系统来代替继电器控制系统，所以为了更好的满足生产在节约、环保、高效等各方面的要求，就要改进创新扩口机的控制系统来提高系统的可控制性能。
1.2课题来源及意义
由指导教师提供的课题φ250KSG塑料管扩口机的控制系统设计，是一个比较新锐的研究课题，在未来的城市给排水方面有着非常广泛的应用，可以说本课题的发展前景是非常开阔的。
在自动化制造塑料管行业中，塑料管扩口机是不可缺少的设备，通过该机电控系统的设计，能培养自己搜集资料解决问题的能力，能够学以致用。在自己研究的过程其实也是一个学习的过程，每一个问题的解决都是自身能力的阶段提高。我相信在本次毕业设计中我可以学到很多课堂上所不能学到的知识和技能。
1.3毕业设计（论文）任务
1.3.1基本要求
1.扩口机连续运行与单次运行；
2.对运行状态进行监控；
3.对故障进行报警；
4.PLC采取必要的抗干扰措施；
5.人机触摸屏界面的设计使用。
1.3.2主要内容
1.设计电气控制原理图；
2.进行PLC选型及I/O分配；
3. PLC控制程序的编写；
4.对程序进行注释；
5.触摸屏画面设计；
6.安装程序并调试。
1.3.3应完成的技术资料
1.控制系统电气原理图；
2.PLC的I/ 0接线图；
3.控制程序。
2．电气控制的要求
扩口机由硬件设备结合软件，实现手动操作、回原位、单次运行、连续运行、直接下料、产量统计功能。
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。
操作的具体步骤：挤出机让粒料（或粉料）充入，再让挤出机的模具挤出，下一步让真空泵把塑料管道的直径压缩的规定大小，最后让塑料管道进入冷却槽进行冷却，让塑料管道的分子结构更加稳定从而使管道硬度增强。成品塑料管道由牵引机带出。在整个工作过程中，牵引机和挤出机必须要保持同步工作，批量生产的塑料管道都是很长的，所以要进到下一道工序被—段段的切割，切割的长度都是规定好的。为了满足不同工程对塑料管道长度的要求，就要进入最后一道工序，那就是扩口。在切割机上切割好的管子被送到扩口机上进行扩口，使要被扩口的管道在规定的形状下扩口。在这系列作业完成之后，就是成品的管道。
2） 扩口机生产过程：
单次扩口生产过程为：管材─→管材输送─→移台上升─→移台前进─→移台下降─→移台后退─→烘箱前进─→加热计时─→烘箱后退─→移台上升─→移台前进─→移台下降─→移台后退─→扩口料进─→夹紧缸夹紧─→扩口台前进─→定型进气─→冷却喷水─→R模缩─→扩口台后退─→夹紧台松开、R模胀─→扩口料退─→下料缸升─→下料缸降。
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