自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【液壓剪板機(jī)】,液壓剪板機(jī),自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【液壓剪板機(jī)】,自動(dòng)控制,液壓,板料,剪切,生產(chǎn)線(xiàn),設(shè)計(jì),系統(tǒng),以及,泵站,控制系統(tǒng),板機(jī)
開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題目名稱(chēng)： 自動(dòng)控制液壓板料生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)
院系名稱(chēng)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2011 年 03月
?1．本課題所涉及的內(nèi)容國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述
板材廠生產(chǎn)的幅寬成卷鋼板一般需要經(jīng)過(guò)校平和分剪, 才能成為最終產(chǎn)品提供給客戶(hù)使用，因此鋼板校平剪板機(jī)是鋼板廠和板材倉(cāng)庫(kù)重要的生產(chǎn)設(shè)備。鋼板卷材整平剪切機(jī)可以對(duì)冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進(jìn)行整平橫切成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的板材, 在一些機(jī)動(dòng)車(chē)配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)傳統(tǒng)鋼板校平剪板機(jī)存在的生產(chǎn)效率和剪切定位精度低的問(wèn)題，我研究基于PLC成卷鋼板校平剪板機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
就目前而言，對(duì)低端設(shè)備而言，傳統(tǒng)方法一般采用直流調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)施方案的缺點(diǎn)是：系統(tǒng)笨重、耗電量大、調(diào)試復(fù)雜、維護(hù)成本高；在定位控制方式方面，一般采用讀取行程開(kāi)關(guān)信號(hào)后通過(guò)預(yù)減速配合氣壓制動(dòng)的定位方式, 剪切效率很低, 誤差較大。而對(duì)高端設(shè)備，一般采用直流伺服技術(shù)，雖然精度和效率得以保證，但價(jià)格非常昂貴，產(chǎn)品性能價(jià)格比難以令人滿(mǎn)意。
基于以上原因，控制系統(tǒng)我采用了，變頻器，PLC，編碼器，組成的伺服控制系統(tǒng)。
2．本課題有待解決的主要關(guān)鍵問(wèn)題
1) 精確控制剪切板料的長(zhǎng)度。
2) 送料機(jī)與校平機(jī)的速度。
3) 防止板材在接料過(guò)程中卷曲。
3．對(duì)課題要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問(wèn)題技術(shù)和所需條件兩方面)
本課題的的關(guān)鍵問(wèn)題：
a) 剪板長(zhǎng)度的高精度要求
b) 送料機(jī)與校平機(jī)的速度。
c) 防止板材在接料過(guò)程中卷曲。
電動(dòng)機(jī)
變頻器
PLC
編碼器
圖1.自動(dòng)剪板機(jī)控制系統(tǒng)圖
解決方案：
1) 剪板長(zhǎng)度的高精度定位，長(zhǎng)度定位采用編碼器與校平送料滾軸直連方式以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。校平機(jī)由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用電磁抱閘強(qiáng)制克服鋼材運(yùn)動(dòng)的慣性以利于被加工對(duì)象的準(zhǔn)確定位。
2) 在送料機(jī)與校平機(jī)之間采用挖地坑的方法實(shí)現(xiàn)緩沖，如送料機(jī)以16m/s的速度送料，校平機(jī)以2m為一塊板切割，則要求留足2m的余量。若挖3m長(zhǎng)，2m深的地坑，剛好可以滿(mǎn)足2m的余量滿(mǎn)足速度匹配。但實(shí)際鋼板是不可能拉到水平的，也不能接觸到地坑底部，因此在地坑底部適當(dāng)位置加裝一對(duì)光電開(kāi)關(guān)，檢測(cè)越限信號(hào)，只要超限就啟動(dòng)送料機(jī)，這樣就可以滿(mǎn)足工藝要求。
3) 接料機(jī)構(gòu)做成可升降式，每接十張，接料機(jī)構(gòu)下降一定的高度。
4．完成本課題的工作計(jì)劃及進(jìn)度安排
第1-2周 畢業(yè)實(shí)習(xí)
第3周 方案論證，確定方案，完成調(diào)研報(bào)告、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯
第4-10周 玻璃制品液壓壓機(jī)均勻震蕩部分、液壓系統(tǒng)、液壓泵站、總體裝置的設(shè)計(jì)
第11-12周 主要零件的設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第13周 審查設(shè)計(jì)、完善文件、準(zhǔn)備答辯
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5．指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
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指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日
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6．指導(dǎo)小組意見(jiàn)
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指導(dǎo)小組組長(zhǎng)(簽字)：
年 月 日
說(shuō)明：
1. 本報(bào)告前4項(xiàng)內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生獨(dú)立撰寫(xiě)；
2. 本報(bào)告必須在第八學(xué)期開(kāi)學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見(jiàn)；
3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進(jìn)行報(bào)告，并進(jìn)行討論；
本報(bào)告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題和是否按時(shí)完成進(jìn)度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。
4
設(shè)計(jì)
題目名稱(chēng)：自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)
——液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
院系名稱(chēng)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2011 年05月
說(shuō)明書(shū)
摘要
板材廠生產(chǎn)的幅寬成卷鋼板一般需要經(jīng)過(guò)校平和分剪, 才能成為最終產(chǎn)品提供給客戶(hù)使用，因此鋼板校平剪板機(jī)是鋼板廠和板材倉(cāng)庫(kù)重要的生產(chǎn)設(shè)備。鋼板卷材整平剪切機(jī)可以對(duì)冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進(jìn)行整平橫切成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的板材, 在一些機(jī)動(dòng)車(chē)配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)傳統(tǒng)鋼板校平剪板機(jī)存在的生產(chǎn)效率和剪切定位精度低的問(wèn)題，我研究基于PLC成卷鋼板校平剪板機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
就目前而言，對(duì)低端設(shè)備而言，傳統(tǒng)方法一般采用直流調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)施方案的缺點(diǎn)是：系統(tǒng)笨重、耗電量大、調(diào)試復(fù)雜、維護(hù)成本高；在定位控制方式方面，一般采用讀取行程開(kāi)關(guān)信號(hào)后通過(guò)預(yù)減速配合氣壓制動(dòng)的定位方式, 剪切效率很低, 誤差較大。而對(duì)高端設(shè)備，一般采用直流伺服技術(shù)，雖然精度和效率得以保證，但價(jià)格非常昂貴，產(chǎn)品性能價(jià)格比難以令人滿(mǎn)意。
Abstract
The width of sheet metal factory steel rolls to go through smoothing and sub-normal shear in order to become final products to customers, thus leveling plate steel mills and plate shears are important production equipment warehouse. Steel coil leveling shearing machine can be cold-rolled plate, hot plate, stainless steel plate, galvanized plate, color coated coil, etc. to cross into the standard leveling plate, in a number of motor vehicle parts factory, metal Tableware plant, rolling mills, profile plant and electrical industries have broad application. Leveling plate shears for the existence of traditional production efficiency and cut the problem of low accuracy, my research is based on PLC leveling plate shears rolls automatic control system.
For now, on the low-end equipment, traditional methods generally use DC drive system, the implementation of the program's weaknesses are: the system bulky and power consumption, debugging complex, high maintenance costs; in terms of positioning control, the general reading Limit switch signal obtained by pre-positioning gear means with the air brake, shearing efficiency is very low, errors. While the high-end equipment, the general DC servo technology, although the accuracy and efficiency can be guaranteed, but the price is very expensive, product cost performance not satisfactory.
引言 5
第1章 液壓泵站設(shè)計(jì) 6
1.1 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 6
1.1.1制定基本方案 6
1.2 液壓元件的選擇與專(zhuān)用件設(shè)計(jì) 7
1.2.1液壓泵的選型。 7
1.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 7
1.2.3 液壓閥的選擇 8
1.2.4 空氣濾清器的選擇 9
1.2.5 冷卻器的選擇 9
1.3 設(shè)計(jì)液壓裝置，編制計(jì)數(shù)文件 10
1.3.1 液壓裝置總體布局 10
1.3.2 液壓閥的配置形式 10
1.3.3 集成塊的設(shè)計(jì) 10
1.4 油箱的設(shè)計(jì) 11
1.4.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 11
1.5 液壓泵站的組裝 14
1.5.1、液壓元件檢查與要求 14
1.5.2、液壓元件的拆洗與測(cè)試 14
1.5.3.液壓元件和管道安裝 15
1.5.4 液壓泵站的使用與檢查 17
第2章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
2.1 概述 18
2.1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 18
2.1.2 系統(tǒng)功能分析系 20
2.1.3 PLC控制系統(tǒng)的使用 20
2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 21
2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 21
2.3 硬件系統(tǒng)配置 22
2.3.1 PLC的選型 22
2.3.2 PLC的I/O資源配置 23
2.3.3 其他資源配置 24
2.3.4 其他 26
2.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26
2.4.1 控制系統(tǒng)的計(jì)算 28
2.4.2 程序 28
2.5 系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決方法 38
2.5.1 硬件問(wèn)題 38
2.5.2 軟件的問(wèn)題 38
第3章 設(shè)計(jì)小結(jié) 38
參考資料 39
引言
鋼板校平剪板機(jī)是鋼板廠和鋼材庫(kù)房的重要設(shè)備，鋼板卷材整平剪切機(jī)可以對(duì)冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進(jìn)行整平橫切成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的板材, 在一些機(jī)動(dòng)車(chē)配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值，但是傳統(tǒng)的剪板機(jī)在使用方面存在諸多問(wèn)題，針對(duì)傳統(tǒng)鋼板校平剪板機(jī)存在的生產(chǎn)效率和剪切定位精度低的問(wèn)題，研制了基于PLC工控產(chǎn)品的成卷鋼板校平剪板機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高，控制精度高，維護(hù)使用方便。
第1章 液壓泵站設(shè)計(jì)
1.1 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖
1.1.1制定基本方案
（1） 制定調(diào)速方案
液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。
容積調(diào)速是靠改變液壓泵排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。
容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
此系統(tǒng)調(diào)速的要求不是很高，綜上，選擇節(jié)流調(diào)速實(shí)現(xiàn)液壓回路的調(diào)速。
（2）制定壓力控制方案
液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。
在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。
在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。
設(shè)計(jì)采用在壓油路放置溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓回路壓力的控制。
（3） 制定順序動(dòng)作方案
此系統(tǒng)的各個(gè)液壓缸沒(méi)有順序動(dòng)作的要求。
（4） 選擇液壓動(dòng)力源
液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。采用柱塞式變量泵容積式調(diào)速，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。
油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。
1.2 液壓元件的選擇與專(zhuān)用件設(shè)計(jì)
1.2.1液壓泵的選型。
系統(tǒng)的最大壓力10MP，最大流量26L/min。
由于此系統(tǒng)工作環(huán)境在室外，因此，液壓系統(tǒng)的抗污染要好，所以，初步選擇齒輪泵。
根據(jù)壓力和流量，選擇CBN-E310型齒輪泵。
此泵的參數(shù)如下：
排量，10Ｌ/min；
額定壓力：16MP 最高壓力：20MP
容積效率：90% 驅(qū)動(dòng)功率：6.2KW
選用電機(jī)的轉(zhuǎn)速：2880
則泵的排量：10 X 2.88 X 90%=26L/min
1.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為6.2kw,查手冊(cè)，選用電動(dòng)機(jī) Y2-132S2-2。
電動(dòng)機(jī)得參數(shù)：
額定功率：7.5KW 轉(zhuǎn)速：2900轉(zhuǎn) 效率87%
計(jì)算得電動(dòng)機(jī)得實(shí)際功率，7.5 X 0.87=6.525。 因此該電機(jī)符合液壓泵。
1.2.3 液壓閥的選擇
?1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿(mǎn)足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。
????控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以?xún)?nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。
2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和流量選擇：溢流閥的型（參數(shù)如下）：
(1)名稱(chēng): 溢流閥
公稱(chēng)通徑/in: 6mm
型號(hào): DBD-A-6-G
調(diào)壓范圍/MPa: 2.5～40
最大流量/Lmin^(-1): 50
重量/kg: 5.0
調(diào)速閥的型號(hào)（參數(shù)如下）：
(2) 名稱(chēng): 2FRM10型調(diào)速閥
型號(hào)|板式連接: 2FRM10
通徑/mm: 10
壓力/MPa: 31.5
流量/Lmin^(-1): 50
開(kāi)啟壓力/MPa: 0.15
控制壓力/MPa: △p ≥1.6
(3) 電磁換向閥型號(hào)（參數(shù)如下）：WE6
通徑/mm: 6
額定流量/Lmin^(-1): 60
額定壓力／MPa: 31.5
允許背壓／MPa: ＜6.3
接通時(shí)間： 30ms
斷開(kāi)時(shí)間： 20ms
電壓: AC220V 50Hz；DC12V、24V
允許電壓變動(dòng)范圍: