自動控制液壓板料剪切生產線設計-液壓系統和泵站設計、控制系統設計【液壓剪板機】,液壓剪板機,自動控制液壓板料剪切生產線設計-液壓系統和泵站設計、控制系統設計【液壓剪板機】,自動控制,液壓,板料,剪切,生產線,設計,系統,以及,泵站,控制系統,板機
開題報告
設計開題報告
題目名稱： 自動控制液壓板料生產線控制系統
院系名稱：
班 級：
學 號：
學生姓名：
指導教師：
2011 年 03月
?1．本課題所涉及的內容國內(外)研究現狀綜述
板材廠生產的幅寬成卷鋼板一般需要經過校平和分剪, 才能成為最終產品提供給客戶使用，因此鋼板校平剪板機是鋼板廠和板材倉庫重要的生產設備。鋼板卷材整平剪切機可以對冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進行整平橫切成標準規(guī)格的板材, 在一些機動車配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應用價值。針對傳統鋼板校平剪板機存在的生產效率和剪切定位精度低的問題，我研究基于PLC成卷鋼板校平剪板機自動控制系統。
就目前而言，對低端設備而言，傳統方法一般采用直流調速系統，實施方案的缺點是：系統笨重、耗電量大、調試復雜、維護成本高；在定位控制方式方面，一般采用讀取行程開關信號后通過預減速配合氣壓制動的定位方式, 剪切效率很低, 誤差較大。而對高端設備，一般采用直流伺服技術，雖然精度和效率得以保證，但價格非常昂貴，產品性能價格比難以令人滿意。
基于以上原因，控制系統我采用了，變頻器，PLC，編碼器，組成的伺服控制系統。
2．本課題有待解決的主要關鍵問題
1) 精確控制剪切板料的長度。
2) 送料機與校平機的速度。
3) 防止板材在接料過程中卷曲。
3．對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面)
本課題的的關鍵問題：
a) 剪板長度的高精度要求
b) 送料機與校平機的速度。
c) 防止板材在接料過程中卷曲。
電動機
變頻器
PLC
編碼器
圖1.自動剪板機控制系統圖
解決方案：
1) 剪板長度的高精度定位，長度定位采用編碼器與校平送料滾軸直連方式以實現準確測量。校平機由減速電機驅動，用電磁抱閘強制克服鋼材運動的慣性以利于被加工對象的準確定位。
2) 在送料機與校平機之間采用挖地坑的方法實現緩沖，如送料機以16m/s的速度送料，校平機以2m為一塊板切割，則要求留足2m的余量。若挖3m長，2m深的地坑，剛好可以滿足2m的余量滿足速度匹配。但實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位置加裝一對光電開關，檢測越限信號，只要超限就啟動送料機，這樣就可以滿足工藝要求。
3) 接料機構做成可升降式，每接十張，接料機構下降一定的高度。
4．完成本課題的工作計劃及進度安排
第1-2周 畢業(yè)實習
第3周 方案論證，確定方案，完成調研報告、開題報告、外文翻譯
第4-10周 玻璃制品液壓壓機均勻震蕩部分、液壓系統、液壓泵站、總體裝置的設計
第11-12周 主要零件的設計，撰寫設計說明書
第13周 審查設計、完善文件、準備答辯
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5．指導教師審閱意見
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指導教師(簽字)： 年 月 日
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6．指導小組意見
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指導小組組長(簽字)：
年 月 日
說明：
1. 本報告前4項內容由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生獨立撰寫；
2. 本報告必須在第八學期開學兩周內交指導教師審閱并提出修改意見；
3. 學生須在小組內進行報告，并進行討論；
本報告作為指導教師、畢業(yè)論文(設計)指導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據，并接受學校的抽查。
4
設計
題目名稱：自動控制液壓板料剪切生產線設計
——液壓系統和泵站設計、控制系統設計
院系名稱：
班 級：
學 號：
學生姓名：
指導教師：
2011 年05月
說明書
摘要
板材廠生產的幅寬成卷鋼板一般需要經過校平和分剪, 才能成為最終產品提供給客戶使用，因此鋼板校平剪板機是鋼板廠和板材倉庫重要的生產設備。鋼板卷材整平剪切機可以對冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進行整平橫切成標準規(guī)格的板材, 在一些機動車配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應用價值。針對傳統鋼板校平剪板機存在的生產效率和剪切定位精度低的問題，我研究基于PLC成卷鋼板校平剪板機自動控制系統。
就目前而言，對低端設備而言，傳統方法一般采用直流調速系統，實施方案的缺點是：系統笨重、耗電量大、調試復雜、維護成本高；在定位控制方式方面，一般采用讀取行程開關信號后通過預減速配合氣壓制動的定位方式, 剪切效率很低, 誤差較大。而對高端設備，一般采用直流伺服技術，雖然精度和效率得以保證，但價格非常昂貴，產品性能價格比難以令人滿意。
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 液壓泵站設計 6
1.1 制定基本方案和繪制液壓系統圖 6
1.1.1制定基本方案 6
1.2 液壓元件的選擇與專用件設計 7
1.2.1液壓泵的選型。 7
1.2.2 電動機的選擇 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 設計液壓裝置，編制計數文件 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 集成塊的設計 10
1.4 油箱的設計 11
1.4.1 油箱的設計要點 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 控制系統的設計 18
2.1 概述 18
2.1.1 系統簡介 18
2.1.2 系統功能分析系 20
2.1.3 PLC控制系統的使用 20
2.2 系統的總體設計 21
2.2.1 系統結構 21
2.3 硬件系統配置 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 軟件系統設計 26
2.4.1 控制系統的計算 28
2.4.2 程序 28
2.5 系統存在的問題及解決方法 38
2.5.1 硬件問題 38
2.5.2 軟件的問題 38
第3章 設計小結 38
參考資料 39
引言
鋼板校平剪板機是鋼板廠和鋼材庫房的重要設備，鋼板卷材整平剪切機可以對冷軋板、熱軋板、不銹鋼板、鍍鋅板、彩涂板等卷料進行整平橫切成標準規(guī)格的板材, 在一些機動車配件廠、金屬餐具廠、軋鋼廠、型材廠及電器行業(yè)等具有廣闊的應用價值，但是傳統的剪板機在使用方面存在諸多問題，針對傳統鋼板校平剪板機存在的生產效率和剪切定位精度低的問題，研制了基于PLC工控產品的成卷鋼板校平剪板機自動控制系統，該系統運行穩(wěn)定可靠，生產效率高，控制精度高，維護使用方便。
第1章 液壓泵站設計
1.1 制定基本方案和繪制液壓系統圖
1.1.1制定基本方案
（1） 制定調速方案
液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。速度控制通過改變液壓執(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實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合——容積節(jié)流調速。
容積調速是靠改變液壓泵排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統。
容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(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。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。
此系統調速的要求不是很高，綜上，選擇節(jié)流調速實現液壓回路的調速。
（2）制定壓力控制方案
液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。
在有些液壓系統中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。
在系統的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。
設計采用在壓油路放置溢流閥來實現液壓回路壓力的控制。
（3） 制定順序動作方案
此系統的各個液壓缸沒有順序動作的要求。
（4） 選擇液壓動力源
液壓系統的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。采用柱塞式變量泵容積式調速，液壓泵的供油量要大于系統的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統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。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。
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濾器，進入系統的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。
1.2 液壓元件的選擇與專用件設計
1.2.1液壓泵的選型。
系統的最大壓力10MP，最大流量26L/min。
由于此系統工作環(huán)境在室外，因此，液壓系統的抗污染要好，所以，初步選擇齒輪泵。
根據壓力和流量，選擇CBN-E310型齒輪泵。
此泵的參數如下：
排量，10Ｌ/min；
額定壓力：16MP 最高壓力：20MP
容積效率：90% 驅動功率：6.2KW
選用電機的轉速：2880
則泵的排量：10 X 2.88 X 90%=26L/min
1.2.2 電動機的選擇
液壓泵的驅動功率為6.2kw,查手冊，選用電動機 Y2-132S2-2。
電動機得參數：
額定功率：7.5KW 轉速：2900轉 效率87%
計算得電動機得實際功率，7.5 X 0.87=6.525。 因此該電機符合液壓泵。
1.2.3 液壓閥的選擇
?1）閥的規(guī)格，根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求。
????控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內的短時間過流量。
2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。根據系統的工作壓力和流量選擇：溢流閥的型（參數如下）：
(1)名稱: 溢流閥
公稱通徑/in: 6mm
型號: DBD-A-6-G
調壓范圍/MPa: 2.5～40
最大流量/Lmin^(-1): 50
重量/kg: 5.0
調速閥的型號（參數如下）：
(2) 名稱: 2FRM10型調速閥
型號|板式連接: 2FRM10
通徑/mm: 10
壓力/MPa: 31.5
流量/Lmin^(-1): 50
開啟壓力/MPa: 0.15
控制壓力/MPa: △p ≥1.6
(3) 電磁換向閥型號（參數如下）：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
接通時間： 30ms
斷開時間： 20ms
電壓: AC220V 50Hz；DC12V、24V
允許電壓變動范圍: