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1、粉末冶金制品压制机的PLC顺序控制一、课题背景1、课题背景材料是人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器及其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。所谓新材料，指的是那些新出现或正在发展中的具有传统材料所具备的优异性能的材料。从人类科技发展史中可以看到，近代世界已经历了两次工业革命都是以新材料的发现和应用为先导的。本世纪中叶以来，以电子技术，特别是微电子技术的发明和应用为代表的第二次世界革命，硅单晶材料则起着先导和核心作用，加之随后的激光材料和光导纤维的问世，使人类社会进入了“信息时代”，因此，可以预料，谁掌握了新材料，谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权！ 粉末冶金是制取金
2、属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。2、研究目的和意义（1）粉末冶金技术可以最大限度地消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等具有重要的作用。（2）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本
3、生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。 （3）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。 （4）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。 3、本文的主要工作首先，回顾粉末冶金压制技术的历史，随着社会经济的发展，粉末冶金压制机的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了粉末冶金压制机的PLC控制系统，才会满足稳定可靠的系统需求。然后，叙述了可编程程序控制器的产生、发展、应用的历程，通过论述可编程程序控制器的各种优点、 卓越性能、结构
4、、原理，有一个感性的总体认识。然后，结合粉末冶金压制机的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。然后，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。二、已知情况、控制要求、设计要求1、已知情况图1、压制机的行程过程，其结构如图1所示。2、控制要求 装好粉末后，按下启动按钮X0,冲头下行（Y0）。将粉末压紧后，压力继电器X1接通。保压延时5S后，冲头上行（Y1）至X2接通。然后模具下行（Y2）至X3接通。取走成品后工人按下按钮X5,模具上行（Y3）至X4接通，系统返回初始状态。（顺序控制）3、设计要
5、求 根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求：(1)要求本次设计的控制装置采用PLC技术实现;(2)要能完全满足控制要求；(3)根据I/O分配图连接试验箱电路接线；(5)试验箱上要有完整的信号指示，包括对各工作步的指示，以及电源、启动、停止、等指示；三、总体设计思路 根据已知情况、控制要求、设计要求，本粉末冶金压制机 PLC-控制装置的设计可按照顺序思路，划分为以下4个部分，依序进行，各部分的设计任务分配如下:(1)程序设计及调试拟采用切换法，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试；(2)电气设计完成电气线路原理图、接线图的设计；(3)安装、接线、联合测试完成电气
6、元件的安装、接线、并对程序与线路进行联合测试；(4)后期工作说明操作过程、拟定常见故障排除方案、编写设计说明书等。下面按照这个总体设计思路的任务安排，逐步展开。四、程序设计及调试1 、PLC选型及I/O分配图根据设计要求、控制要求，选定PLC的型号为：三菱FX2N。图2是粉末冶金压制机控制系统的I/0分配图。KM4KM3KM2KM1 Y0 X0 X1 Y1 Y2X2 X3 Y3X4 X5 COM COMSB1SB2SB3SB4SB5SB6图2. I/O分配图图22、 编程PLC粉末冶金压制机装置顺控程序、程序工作过程简析、编程元件明细表本顺控程序的梯形图指令表如图3图4所示。图3. 粉末冶金压
7、制机-梯形图图4. 粉末冶金压制机程序-指令表本程序中所用到的PLC内部的编程元件及其作用如表1所示。表1. PLC编程元件明细表编程元件作用X0起动起点X1压力传感继电器X2位置（行程）开关X3位置（行程）开关X4复位按钮X5位置（行程）开关Y0冲头下行Y1冲头上行Y2模具下行Y3模具上行T1保压延时M0辅助继电器五、电气设计PLC外部接线原理图如图5所示。SB1SB2SB3SB6SB4SB5X0X1X2X3X4X5COM图5. PLC外部接线原理图六、 安装、接线、及系统联合测试1、按照I/O分配图完成电路接线2、对程序系统与电气系统进行联合测试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直
8、到满足要求为止七、 后期工作1、操作过程简要说明(1)辅助继电器M0受一个起动开关控制，当起动开关接通时，粉末冶金压制机系统开始工作，冲头下行。(2) 将粉末压紧后，压力继电器X1接通。(3) 保压延时5S后，冲头上行（Y1）至X2接通。(4) 然后模具下行（Y2）至X3接通。(5) 取走成品后工人按下按钮X5,模具上行（Y3）至X4接通。(6)系统返回初始状态。2、常见故障及其排除方案(1)检查PLCRUNP0按一下，M0通，Y0冲头能否下行?没有下行：程序错误解决方案：程序重编(2)检查PLC能否完成1个工作流程?不能：程序错误解决方案：程序重编(3)检查PLC能否复位?不能：程序错误解决
9、方案：程序重编 八、尚存在的问题及方案建议本设计方案虽然程序简短，简单明了，但至少存在以下2个问题尚未解决：(1) 本程序本身缺少循环部件。(2) PLC电源净化问题：实验室使用的是三菱FX2N软件环境编译,适应电源范围较宽，可直接从低压电网取用220V电源；但为了减弱电网对PLC的干扰，仍应加装电压净化元件，如电源滤波器、隔离变压器等。建议采取以下方案解决：(1)为使系统更加完整，应该安装循环装置。(2)针对PLC电源净化问题，建议加装电源滤波器或隔离变压器的方案来解决。九、课程设计总结我这次课程设计题目是“粉末金属制品压制机”的PLC设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目这次共有十
10、七组实验题目，由抽签决定每个人的设计课题，然后两人一组合作完成。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，PLC程序和我们平时做的不太一样，虽然我们也做过一些，但给出的题目要求我完全没有概念。刚看到自己抽到的题目时几乎没有思路，只能查找课本以及相关资料，不过通过反复琢磨题目和经过小组成员之间的讨论之后，与在电器与可编程控制器的实验课程中学会的PLC设计的步聚和基本方法相联系，终于豁然开朗，并成功的设计调试出程序。再设计过程中对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到PLC中的时候，问题出现了，不
11、是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合,很是纠结。通过这次plc程序的设计，我们的合作意识得到加强，合作能力得到了提高。为以后工作中处理人与人之间的合作关系奠定了基础，为以后的团队合作奠定了基础。同时认识到一个课题的完成是多么的不容易，需要每个人发挥自己的思维，集合集体的智慧，积极向老师请教，这次课程设计中得到了老师不少提点，使设计的程序更加清晰明了。是我认识到了plc程序功能的强大，让我对这门课程的热情更加高涨了！十、致 谢虽然本课程设计涵盖了部分PLC知识点，但课程设计题目要求不仅要求对课本知识有较深刻的了解，同时要求程序设计者由较强的思维能力和操作动手能力。虽然这次的程序很简短，但是如果没有平常知识的积累，以及PLC实验课程的锻炼就不会有这次的进步。这次课程设计使我对PLC程序的编程、程序的录入、以及在上机操作调试有了很大的提高，同时消除了以前对PLC的畏惧心理。让我明白了思而不学者殆。做事要学思结合。能顺利完成这次课程设计主要感谢教授我们这门课程的王老师，以及帮助我们调试和验收的实验室老师，还要感谢和我一组做实验的同伴，更要感谢学校和电气系安排的这次小学期课程！让我们进步，让我们成长！十一、参考文献 1电器与可编程控制器应用技术，邓则名 程良伦 谢光汉编，机械工业出版社，第三版2可编程控制器指导书，李文娟 编著 3三菱及西门子PLC资料，来自工控网
