基于PLC控制的活塞浇注设备设计与研究

论文摘要

半自动活塞浇注设备是进行活塞毛坯生产的关键设备,是集机、液、电为一体的现代化技术设备。针对目前活塞使用市场的发展需求,特别对我国东南部省份的近几百家中小型活塞企业发展需求的调研,提出了该设计研究题目。本文对活塞浇注设备的机械部分、PLC电气部分进行了全面设计。机械部分设计主要包括机座设计、工作台总成设计、顶模提升总成设计、抽中芯总成设计、冷却系统设计、液压系统设计、集成块总成设计,模具及其动作顺序设计。运用UG对浇注设备的关键的承载部件工作台和顶模提升总成的支板进行建模,用有限元分析软件ANSYS进行分析并进行了优化设计。PLC电气部分设计主要包括控制系统各模块的合理选取,I/O的合理分配、硬件电路设计和软件编程。运用STEP7 V5.3对控制系统软件部分进行编程,用PLCSIM仿真软件进行仿真,并用WINCC flexible进行了组态编程,实现了现在流行的人机界面可视化操作。浇注设备操作方式有手动和自动两种,设备突出特点是利用传感器对模具温度实时采集和监测并据模具温度自动选择最佳开模时机,既可提高活塞的总体性能又能提高生产率和成品率。针对浇注设备出现的问题,本文提出了解决方法。设备在机械部分试制完成后,进行了总体装配调试,设备运行状况良好,目前已投入使用。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景、目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题目的
• 1.1.3 课题意义
• 1.2 活塞浇注设备国内外发展现状
• 1.2.1 活塞浇注设备国内发展现状
• 1.2.2 活塞浇注设备国外发展现状
• 1.3 课题来源
• 1.4 课题研究的主要内容
• 1.5 活塞浇注设备简介
• 1.5.1 机械部分
• 1.5.2 PLC控制部分
• 2 机械部分设计
• 2.1 机座设计
• 2.2 工作台总成设计
• 2.2.1 工作台设计
• 2.2.2 外模开合机构设计
• 2.2.3 抽边芯机构设计
• 2.3 顶模提升总成设计
• 2.4 抽中芯总成设计
• 2.5 工作台翻转机构设计
• 2.6 模具结构及开合动作顺序设计
• 2.7 液压系统设计
• 2.7.1 液压系统执行元件形式及其运动控制回路的选择
• 2.7.2 液压系统工况分析并绘制负载图
• 2.7.3 液压系统参数的确定及元件的选择
• 2.7.4 确定液压系统原理图
• 2.7.5 液压系统集成块设计
• 2.8 冷却系统设计
• 2.8.1 冷却系统的组成和设计要求
• 2.8.2 冷却系统设计
• 2.9 本章小节
• 3 PLC控制部分
• 3.1 PLC的选型
• 3.1.1 PLC的基本组成
• 3.1.2 PLC的基本工作原理
• 3.1.3 S7-300 PLC硬件特性
• 3.1.4 PLC硬件模块选择
• 3.2 控制系统的硬件设计
• 3.2.1 电源电路的设计
• 3.2.2 冷却时间控制单元设计
• 3.2.3 温控模块设计
• 3.2.4 PLC控制主电路设计
• 3.3 控制系统的软件实现
• 3.3.1 SIMATIC STEP7编程环境
• 3.3.2 软件设计思想和控制方式
• 3.3.3 PLC硬件组态与设置
• 3.3.4 浇注设备控制功能的软件实现
• 3.4 设备的操作、调整和控制仿真
• 3.4.1 设备的操作
• 3.4.2 设备控制仿真
• 3.5 人机控制功能的实现
• 3.5.1 触摸屏简介
• 3.5.2 触摸屏在浇注设备控制系统中的应用
• 3.6 系统可靠性
• 3.6.1 通过硬件电路提高系统的可靠性
• 3.6.2 利用软件编程提高系统可靠性
• 3.6.3 利用外围电路和执行器件提高系统可靠性
• 3.7 本章小结
• 4 结论和展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 5 参考文献
• 详细摘要