金属压铸机电气控制系统设计

PLC是应用最广的以计算机技术为核心的自动控制装置。本设计以西门子公司的S7-200PLC为基础，设计出一个简易的搬运机械手控制系统。

设计的第1章主要是对PLC和金属压铸机作了一个简要的介绍。第2章的内容就是对三种控制方案（继电器控制、微机控制、PLC控制）做简单的介绍和的对比，进而得出最优方案。第3章主要本系统的硬件电路的设计，包括：PLC外部电路设计。第4章是金属压铸机电气控制系统的软件设计，主要是根据硬件电路和的工作原理先设计出顺序功能图，进而设计出系统的梯形图。第5章讲的是程序调试过程，主要是程序调试过程中所遇到的问题，以及解决方案。

在本设计编写过程中，得到了懒指南老师的悉心指导，以及各位同学的一些帮忙，谨在此表示衷心的感谢。

因为设计者本人水平有限，设计过程中难免会有些错漏之处，恳请读者批评指正。

第1章概述 (1)

1.1 PLC简介 (1)

1.2金属压铸机概述 (2)

第2章控制方案论证 (4)

2.1继电器控制方案 (4)

2.2微机控制方案 (4)

2.3 方案的对比及选择PLC控制方案的原因 (5)

第3章控制系统硬件电路设计 (7)

3.1 电器元件清单 (7)

3.2 PLC控制面板 (8)

3.3 PLC的I/O接线图I (9)

第4章控制系统软件设计 (1)

4.1控制系统的软件设计原理 (9)

4.2控制系统的工作循环图和顺序功能图 (11)

4.3控制系统的梯形图程序 (13)

第5章控制系统调试 (18)

5.1 控制系统的调试过程 (18)

结束语 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

第1章概述

1.1 PLC简介

PLC在现在制造系统中有了很大范围的应用。在工业应用中，梯形图对PLC发展最为广泛的编程语言。一般来说，plc包括了微处理器，而梯形图是在一个扫描周期中按顺序的在微处理器中执行的。基于这个解决法，在扫描周期plc的执行速度被限制于程序的长短和微处理器扫描的速度。为了克服可编程硬件的缺点，根据的他的硬件结构重构和顺序执行的优点许多研究者关注场可编程门阵列(FPGA)酯可编程序控制器(PLC)。

Miyazawa和Ikeshita在1999年研发一个非常粗糙方式的把图形的图形语言转换成高速集成电路硬件描述语言的程序描述。Chen 和Patyra设计了一个整个系统直接从最初的系统建立一个控制器的vhdl模型。

Abdel-Hamid和Kuusilinna研发了一种把有限状态转换成硬件描述语言的运算法则。Adamski有效地在成产控制中选择网络模型代替梯形图语言。那些研究表明可重构的硬件有简化程序，节省容量和本钱，而FPGA的顺序执行可以提高PLC可执行性。

在FPGA设计中顺序执行的存在不仅在组合逻辑运算中还是在组合逻辑运行中存在。第一种情况，在组合逻辑中，只有一个输出，所有的组合逻辑在电路中都影响所涉及的输出。运算可以以电气速度被运行。第二个方面，在多种组合逻辑中，所有的组合逻辑运行中，在一个平面的方式中设计的每个输出都在电路中存在。所以他们以顺序方式出现。对第一种情况来说，在VHDL中这就是很简单了。在这篇论文中顺序执行被提到特别针对第二种情况。

另外，时下的研究处在一个高低不平阶段，仅仅是通过实例转换把PLC 语言装换成VHDL语言。再者，大部分方法都是针对获得硬件描述语言或者从原系统要求中获得的门阵列中的电阻晶体管逻辑的。制造系统中大部分

PLC 程序都是用梯形图语言编写的。利用存在的梯形图语言是当前的PLC 系统运行新的PLC 设计的基础。

1.2 金属压铸机概况及控制要求

金属压铸机工作示意图如图25所示，压铸机的动作由液压油缸驱动，执行元件为电磁阀，其工艺流程如下：

SQ4SQ3SQ2SQ1SQ5

SQ6冷却水电磁阀YV4射入活塞左

射入活塞金属熔炉

关模电磁阀YV0开模电磁阀YV1

喷嘴下移电磁阀YV5喷嘴上移电磁阀YV6

洗模液电磁阀YV7

洗模液喷嘴

射入活塞右移电磁阀YV2移电磁阀YV3

图1 金属压铸机工作示意图

(1) 原位：模板在开模位置，模板左限位开关SQ1闭合；射入活塞已右移位，活塞右限位开关SQ3闭合；喷嘴已上移至原位，喷嘴上位限位开关SQ5闭合。

(2) 关模：当按下启动按钮SB1时，关模电磁阀YV0通电，模板右移。当模板右移至关模位置时, 模板右限位开关SQ2闭合，关模电磁阀YV0断电，模板停止右移。

(3) 射入：当模板关闭后，射入活塞左移电磁阀YV2通电，射入活塞向左移动，将金属液射入模内。当射入活塞左移至终点位置时，活塞左限位开关SQ4闭合，射入活塞左移电磁阀YV2断电，射入活塞停止左移。

(4) 活塞返回与冷却：当射入活塞向左移至终点位置时，射入活塞右移电磁阀YV3通电，射入活塞右移。当右移至原位时，活塞右限位开关SQ3闭合，射入活塞右移电磁阀YV3断电，射入活塞停止右移。在射入活塞开始右移的同时，冷却水电磁阀YV4通电，使冷却水流过模具的冷却水循环系统，以期迅速冷却模具中的高温液态金属，使其固化成型。当冷却水电磁阀YV4通电50s时断电，冷却水关闭。

(5) 开模：当射入活塞右移至原位且冷却水已关闭时，开模电磁阀YV1通电，模板左移，工件被自动顶出。当模板左移至原位时，模板左限位开关SQ1闭合，开模电磁阀YV1断电，模板停止左移。

(6) 洗模：当模板停止左移时，喷嘴下移电磁阀YV5和喷液电磁阀YV7同时通电，喷嘴一边下移，一边向两侧模板喷射洗模液。当喷嘴下移终点位置时，喷嘴下限位开关SQ6闭合，喷嘴下移电磁阀YV5断电，喷嘴停止下移。

(7) 喷嘴返回并停止喷液：当喷嘴停止下移时，喷嘴上移电磁阀YV6通电，喷嘴上移。与此同时，喷液电磁阀YV7断电，喷嘴停止喷液。当喷嘴上移至原位时，喷嘴上限位开关SQ5闭合，喷嘴上移电磁阀YV6断电，喷嘴停止上移。

至此，金属压铸机压铸工件的一个工艺过程结束。