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1、橡胶轮胎自动生产系统设计常州工学院（成人教育） 毕 业 设 计（论文）题 目 橡胶轮胎自动生产系统设计 副标题 性 质： 毕业设计 毕业论文学生姓名 年 级 教 学 点 专 业 指导教师 评定成绩 优 良 中 及格 不及格第 1 页 共 26 页摘 要橡胶轮胎自动生产系统只要适用于个轮胎制造公司，该生产系统产用PLC控制，完成轮胎的装胎、硫化、定型和卸胎整个过程，在此设计中主要讲述了装胎的过程。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成1.动力装置
2、2.执行装置3.控制调节装置4.辅助装置5.工作介质PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置，其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性强、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。关键词: PLC ；橡胶轮胎 ； 液压传动目 录第一章 绪论1第二章 PLC的基础知识22.1 PLC的定义22.2 PLC的特点22.3 PLC的工作原理32.3.1循环扫描32.4 PLC的构成42.5 三
3、菱介绍52.5.1三菱简介52.5.2编程简介52.5.3 应用指令中有多个可使用的简单指令52.5.4 扩展模块或特殊功能模块62.5.5 外部机器通讯简单化62.6 PLC未来展望6第三章 轮胎自动生产系统概述73.1轮胎定型硫化机的技术进步主要表现在以下几方面83.2轮胎定型硫化机的最新发展动向包括：93.2.1轮胎定型硫化机与轮胎成型机组成一体93.2.2全电动9第四章 设计内容114.1工作要求114.1.1半自动114.1.2全自动114.2输入输出地址表：124.3硬件接线图134.4工作流程图144.5 状态流程图16结束语18致 谢21参考文献22附录23第 1 页 共 26
4、 页第一章 绪论轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。以美国、日本、前苏联和法国等一些轮胎公司率先开发的新的硫化工艺，利用惰性气体或氮气作硫化介质，氮气硫化与热水硫化比较，具有节省大量能源、提高轮胎质量、延长胶囊寿命、提高生产效率、降低废品率、操作安全以及保护环境等优点。目前，先进国家已基本上使用氮气作硫化介质，我国应尽快开发，尽早应用。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了
5、微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置，其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性强、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。橡胶轮胎的自动生产系统采用了PLC控制，完成轮胎的装胎、硫化、 定型、卸胎整个工艺过程，该系统可采用半自动和全自动操作。具有良好的准确性与重复性。对于需调整硫化工艺周期极为方便。机械手采用水缸驱动，带动轮胎上升或下降及转进转出，抓胎对中心准确，不存在突然下落的不安全因素。因此系统自动化性能稳定，使用安
6、全可靠。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成(1)动力装置(2)执行装置(3)控制调节装置(4)辅助装置(5)工作介质。第二章 PLC的基础知识2.1 PLC的定义 可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC。可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向拥护的指令，并通过数字式
7、和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。2.2 PLC的特点 （1）在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用EPROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。（2）控制功能强。PLC采用的CPU一般是具有较强位处理功能的为处理机，为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能，可以采用双CPU的运行方式，使其功能得到极大的增强。 （3）编程方便易学。第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器控制图非常相似，理解方
8、式也相同，非常适合现场人员学习。 （4）使用于恶劣的工作环境。采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。 （5）与外部设备连接方便。采用统一接线方式的可坼装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电器规格。 （6）体积小、重量轻、功耗底。 （7）性价比高。（8）模块化结构，扩展能力强。根据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC可用于控制从几个I/O点到几百个I/O点的控制系统。 （9）维修方便，功能更灵活。程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。2.3 PLC的工作原理2.3.1循环扫描PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括5个阶段：
9、内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、执行用户程序、输出处理，其工作过程如图2.1所示。图中PLC方式开关置于RUN(运行)时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP(停止)时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。PLC的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图所示。PLC执行的5个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始。简而言之，PLC是采用周期循环扫描、集中输入与输出的工作方式。这种工作方法的显著特点是：可靠性高、抗干扰能力强，但响应滞后、速度较慢。也就是说PLC以降低速度求得高可靠性。开始内部处理通信处理Run方
10、式输入扫描执行用户程序输出处理 图2.1 工作原理2.4 PLC的构成 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。2.4.1 CPU的构成 CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法
11、错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速
12、度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。2.4.2 I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式
13、分有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。2.4.3电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。2.4.4底板
14、或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2.5 三菱介绍 2.5.1三菱简介FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。其面板结构如图2.2所示，由于FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络CC-Link，ProfibusDp和DeviceNet或者采用传
