基于压铸机的PLC控制系统

基于PLC可编程序控制器的差压铸造电气控制系统设计摘要以差压铸造电气控制系统作为研究的对象，在分析PLC自动化控制系统的基础上，制定控制系统的目标，建立差压铸造过程控制对象的数学模型，并设计出PID控制器，实现对整个气路系统的自动化控制。

经过运行实验结果表明，差压铸造气路控制系统具有自动化程度高，运行安全稳定，便于操作的良好性能。

关键词差压铸造；PLC；PID控制器差压铸造作为现金的液态成型工艺，用差压铸造方法可以生产出很多大型复杂的薄壁铸件，其生产的尺寸精确度和成品率较高。

随着近年来工业控制自动化技术的发展和成熟，对差压铸造设备的准确度和灵敏性提出了更高的要求[1]。

本文以差压铸造的气路控制系统作为研究的对象，采用PLC控制技术实现对气路系统的全程控制。

1 差压铸造电气控制系统设计1.1 气路控制系统结构差压铸造设备气路控制系统包括上下罐式差压铸造设备实现对压力的控制，对设备压力和性能进行跟踪，其质量和控制技术关系着自动化程度和铸件的质量。

差压铸造设备的气路控制系统主要包括气源、进气、过滤减压等子系统[2]。

在工作状态下，差压铸造设备浇注后将气源系统打来，过滤、减压气源系统内的压缩空气，处理后，降低压力到工作压力范围内，经过进气系统进入到密闭的容器内，根据工艺参数的设置，节流阀对阀门的开度进行调节，改变管道中气体的流量，进而将密封容器内的压力控制在合理的范围内，完成结晶后将排气阀打开，减轻密封容器内的压力，进而完成一个浇注的过程。

1.2 气源系统的设计压缩空气作为气源系统的动力源头，是为铸造工艺提供压力的重要保障。

因此需要保障进入到气源内的压缩空气干净无杂质且气源的压力较为稳定。

压缩空气中杂质较多，其中水分和油气数量最多，需要重点处理，如果直接进入到设备中，不仅会造成设备寿命减少，还会影响铸件的质量。

因此对压缩空气中水分的处理可以采用冷却吸附式干燥机进行处理，采用高效油水分离器分离气体中的油气。

南京工程学院自动化学院课程设计说明书（论文）题目金属压铸机的PLC控制课程名称现代电气控制及PLC应用技术院（系、部、中心）康尼学院专业自动化班级 K自动化111 学生姓名孟旭学号 240111018 设计地点 4#201指导老师张丽华设计起止时间：2014年6月16日至2014年6月日摘要根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点，本设计为基于金属压铸机的PLC 控制系统。

在这个设计中，本设计采用西门子公司PLC S7-200系列可编程控制器为例。

结合了书籍和资料，说明了PLC的工作原理、软件使用方法、PLC的硬件系统设计及PLC软件系统设计。

实现了对压铸机的液压系统的控制。

在该设计中，PLC作为主机，压铸机作为从机，构成基于压铸机的PLC的控制，完成对压铸机的整个工艺流程的控制，可反映压铸机在整个工作过程的工作状况。

关键字：液压传动可编程控制器金属压铸机目录第1章绪论 (1)1.1 PLC简介 (1)1.2 金属压铸机概况及控制要求 (2)第2章设计方案 (4)2.1 继电器控制方案 (4)2.2 微机控制方案 (4)2.3 方案的对比及选择PLC控制方案的原因 (5)第3章控制系统硬件电路设计 (6)3.1 I/O口分配 (6)3.2 主电路 (7)3.3 PLC的I/O接线图 (7)第4章控制系统软件设计 (8)4.1 控制系统软件设计 (8)4.2 控制系统的顺序功能图 (9)4.3程序 (9)第5章控制系统的调试 (10)5.1控制系统的调试过程 (10)第6章设计体会 (11)附录 (13)第1章绪论1.1 PLC简介可编程序控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。

但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

压铸机浇铸机械手PLC 控制系统设计赵献丹，张良栋，赵虎（四川理工学院过程装备与控制工程四川省高校重点实验室，四川自贡64300）1引言压力铸造是实现少切削、无切削生产毛坯的铸造技术，其先进的工艺技术特点使其在生产中可以获得很高的生产效率和优质的铸造毛坯，从而降低产品的制造成本，提高产品的精度，获得良好的外观质量，提高经济效益。

但是在压铸生产过程中，不仅会产生大量的烟尘、粉尘和有害气体，危害工人的身体健康，而且在浇铸过程中，有可能会因为金属液的爆炸、飞溅而威胁人身安全。

用机械手代替人工浇铸，不但可以降低工人的劳动强度、提高劳动生产率，还可以避免工人的健康和安全受到危害。

2浇铸机械手的工作流程浇铸机械手主要由手臂、倾倒机构、浇包、倾倒油缸、回转油缸及升降油缸等组成，如图1所示。

浇铸机械手的初始位置是浇包停在保温炉坩埚金属液液面的上方，探针A 接触金属液，等待浇铸。

机械手的一个工作循环如下：（1）压铸机慢速合模，发出信号，升降油缸活动作，浇包下降；（2）探针B 接触金属液面，发出信号，升降油缸活塞停止，浇包停止下降，并延时，等待金属液装满；（3）浇包上升；（4）碰到手臂上升限位开关SQ3，这时浇包底面超过保温炉坩埚的最高点，上升结束，手臂慢速正转（由纸面向里旋转）；（5）碰到快速正转限位开关SQ9，手臂变为快速正转，碰到慢速正转限位开关SQ10，变为慢速正转；（6）碰到正转限位开关SQ1，正转停止，压铸机模具合严，发出信号，倾倒油缸动作，浇包翻转倒料，并延时，倒料结束，倾倒油缸复位，完成浇铸；（7）手臂反转；（8）碰到反转限位开关SQ2，反转结束，升降油缸动作，浇包下降，探针A 接触金属液面，升降油缸动作停止，浇包停在金属液面上的一定距离处，准备第二次动作循环。

3浇铸机械手液压系统机械手的液压系统如图2所示，机械手手臂的升降是通过三位四通电磁阀控制双作用升降油缸来实现的，1DT 得电，压力油进入升降油缸的左腔，回油经调速阀流回油箱，手臂下降；2DT 得电，压力油进入升降油缸的右腔，回油经调速阀流回油箱，手臂上升；当线圈失电时，电磁阀在弹簧的作用下复位，油缸不动作，手臂停止。

基于 PLC 的压铸机控制系统设计摘要：本文通过分析压铸机系统建模以及其控制原理，对 PLC 控制系统进行设计，同时对该系统进行相关的调试工作，有效促进压铸机的高效工作。

关键词：压铸机；控制系统；PLC；抗干扰1 压铸机系统控制原理分析如图 1 所示为压铸机工作示意图。

该系统控制原理相对简单，由液压系统完成驱动，实现开/ 关模、射入、冷却、洗模等工作流程。

2.4控制系统的梯形图设计为了强化压铸机 PLC 控制系统的灵活应用性能，控制系统能够实现自动、半自动以及手动操作。

为了实现三种功能，采取二级程序，即主程序、子程序 2 个级别系统，由主程序来搭配不同子程序，便于实现三种功能的有效实现和灵活转换。

如图 4、图 5 所示，是主程序和子程序的梯形图。

主程序要能够对子程序进行控制，其中公用子程序及自动子程序可以按照压铸的流程来实现控制工作。

结语压铸机应用先进的 PLC 技术，能够实现压铸系统的灵活控制，通过设计控制系统，实现压铸机的全自动、半自动以及手动操作三种功能，同时利用西门子软件对该系统进行仿真调试，结果表明 PLC 系统安全可靠，能够实现压铸机智能控制。

参考文献[1]张华伟 . 高效节能的大型压铸机关键技术研究 [D]. 广州：华南理工大学，2014.[2]王红霞，袁赵辉 . 我国挤压铸造设备研发的现状及前景 [J]. 热加工工艺，2014，43(21):8-11.[3]刘星平 .PLC 原理及工程应用 [M]. 北京：中国电力出版社，2010.[4]万里，林海，何伟，等 . 压铸用高真空控制系统的开发与应用[J]. 特种铸造及有色合金，2010，30(7):633-635.。

基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统摘要：本文介绍了触摸屏结合PLC在压铸机控制系统中的应用，并对该控制系统中的触摸屏页面设计和PLC的原理及作用进行了分析。

关键词：PLC 触摸屏压铸机抗干扰中图分类号：TP273引言：压铸机作为有色金属铸件生产的重要装备，通常是在现场环境恶劣，电磁干扰严重的环境下工作，其供电系统也常受大负荷设备启停的干扰，决定了其控制系统的高抗干扰性[1]。

采用可编程逻辑控制器PLC，可利用其硬件和软件上采取的一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。

但单纯的PLC控制系统不宜实现现场监控以及工艺参数的现场设置和修改。

若采用上位监控计算机PC与PLC通信的方式进行监控和参数设置，不仅投资成本高，而且上位机一般难于设置在压铸机高温、辐射、高电气干扰的生产现场，不便于现场操作人员对生产过程实施监控和参数的在线设置。

鉴于压铸机控制系统工艺参数较多，且需要人机交互，使用可靠性高的触摸屏就是很好的选择。

通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标值并与生产实际值作比较，并可实时监控到系统各工艺参数的大小和变化趋势，实现报警、故障诊断等功能[2]，从成本、开发、维护上更适合于压铸机控制系统。

1．控制系统硬件组成与结构原理压铸机控制系统本身是通过各种接口与外围设备与生产过程发生关系，并对生产过程的各个工艺参数进行数据处理和控制的。

控制系统组成框图如图1所示。

图1 控制系统组成框图现场控制级由PLC和触摸屏组成，核心控制器PLC扩展一块模拟输入模块，一块模拟输出模块[3]。

具体控制过程为：由行程开关和控制按钮发出的开关信号指示出目前压铸机所作的动作，经由模拟输入模块采集油压、合型力、速度等模拟量即可检测到压铸机工作的状态，然后通过PLC逻辑运算，形成相应的开关量输出，同时通过模拟量输出模块控制流量、压力比例阀，这样整体控制压铸机的动作。

同时，PLC把检测到的压铸机状态和动作信号送入触摸屏，对各种故障进行诊断，并显示一些重要的参数大小，如合型力、压射速度等[4]，更为重要的是，用户可以通过触摸屏实时调整参数目的值，从而实现了实时监控的作用，保证铸件质量，提高了生产率。

河北科技学院学生毕业设计（论文）题目：基于压铸机的PLC控制系统目录摘要 (Ⅲ)关键词 (Ⅲ)1概述 (2)1.1压铸的发展简史 (2)1.2压铸机的定义 (3)1.3压铸机的分类及特点 (3)1.4压铸机的应用 (4)1.5PLC的基本结构 (4)1.6PLC的应用领域 (5)2PLC与其他控制的比较 (6)2.1继电器控制方案 (6)2.2集散控制方案 (7)2.3PLC控制方案 (7)2.4方案比较 (7)2.4.1采用继电器控制系统 (7)3金属压铸机的工艺流程 (8)4PLC系统硬件设计 (11)4.1PLC的功能简介 (11)4.1.1主机系统 (11)4.1.2输入/输出扩展环节 (11)4.2.1I/O点数的估算 (11)4.2.2存储器的容量估算 (11)4.2.3I/O模块的选择 (12)4.3分配输入/输出点 (13)4.4安全回路设计 (14)5PLC系统软件设计 (15)5.1PLC软件设计内容 (15)6系统的调试 (17)6.1硬件调试 (17)6.2软件调试 (17)6.3系统联调 (17)7压铸机的安全操作规程 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢................................................... 错误！未定义书签。

摘要根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点，本设计为基于压铸机的PLC 控制系统。

在这个设计中，本设计采用西门子公司PLC S7-300系列可编程控制器为例。

结合了书籍和资料，说明了PLC的工作原理、软件使用方法、PLC的硬件系统设计及PLC 软件系统设计。

实现了对压铸机的液压系统的控制。

在该设计中，PLC作为主机，压铸机作为从机，构成基于压铸机的PLC的控制，完成对压铸机的整个工艺流程的控制，可反映压铸机在整个工作过程的工作状况。

关键词：可编程控制器；压铸机；液压传动AbstractAccording to the demand of industry the spot and programmable controller(PLC) oneself characteristics, this design for according to die-casting the PLC of machine control system.In this design, the serieses programmable controller of the company PLC S7-300 of this design adoption Siemens is an bined book and data, explained design and the PLC software system design of the hardware system of PLC work principle, software operation method, PLC.Carried out to press the control of system towards die-castinging machine of liquid.In that design, the PLC is a host, die-casting the machine is from the machine, constitute according to the control of PLC of die-casting the machine, and the completion can reflect to die-casting machine in the whole work condition of work process to the control whichdie-castings the whole craft process of machine.Keywords:programmable controller;Die-casting machine;The liquid presses to spread to move1 概述1.1 压铸的发展简史压铸的起源众说不一，但据文献报导，最初用于压铸铅字。

基于PLC的压铸机控制系统设计摘要：针对传统的压铸机控制系统采用继电器控制,微机控制,通过分析压铸机及其工作流程,PLC控制器的硬件选择梯形图和接线图设计、控制系统设计、抗干扰设计等等,我们设计一个包括手动控制,半自动控制和全自动控制方式的压铸机PLC控制系统，该系统具有良好的抗干扰性能，通过系统仿真软件的调试和现场调试，结果表明系统安全、可靠、高效。

关键词：压铸机；控制系统；PLC；抗干扰压铸机具有节能、节材等优点，在现代工业生产中得到了广泛的应用。

与传统的继电器和微机控制相比，可编程控制器(PLC)具有成本低、操作简单、功能灵活、使用方便、维护工作量小等优点，在工业生产过程自动化应用中越来越受欢迎。

基于PLC控制技术取代传统的机械和电气接触器和微机控制压铸机控制系统,本文设计一个手动控制,半自动控制和自动控制三种控制方式的压铸机控制系统,通过实验,提高了自动化程度的压铸机,提高设备的可靠性,使操作更人性化。

一、压铸机系统建模及控制原理分析金属压铸机控制系统设计主要分为两种控制模式。

单周操作和自动连续操作。

单周操作是指按下金属压铸机控制系统的启动按钮，压铸工件在关模、射料、冷却、开模的循环周期后，直接等待下次的启动信号。

自动连续运行，采用PLC设计，在自动连续运行中，按下启动按钮，进入连续压铸型自动循环操作，在连续压铸状态下，按下停止按钮才能停止作业。

PLC在金属压铸机控制系统中，根据控制要求，规划出不同工步的电磁阀通断电状态，主要控制关模阀、开模阀、下移阀、洗模阀、冷却阀、射料阀、上移阀，分配好PLC自动化的控制资源，满足金属压铸机控制系统的设计要求，完善控制系统的运行。

二、PLC控制系统设计（1）基于PLC顺序功能压铸机控制设计在分析压铸机控制原理的基础上，本文首先基于西门子S7-200软件对设备的工作过程进行了顺序功能图的建立，通过顺序功能图的绘制，明确显示了整个压铸机设备的工作步进情况，便于PLC程序的编写及后期的调试与修改。

湖南工程学院课程设计课程名称电气控制与PLC 课题名称金属压铸机电气控制系统设计专业班级自动化1191班姓名唐亮学号9120指导教师刘星平、赖指南2014年3月7日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC 课题名称金属压铸机电气控制系统设计专业班级自动化1191班姓名唐亮学号9120指导教师刘星平、赖指南审批黄峰任务书下达日期2014年2月24日课程设计完成日期2014年3月7日附录：课题简介及控制要求（1）课题简介金属压铸机工作示意图如图25所示，压铸机的动作由液压油缸驱动，执行元件为电磁阀，其工艺流程如下：SQ4SQ3SQ2SQ1SQ5SQ6冷却水电磁阀YV4射入活塞左射入活塞金属熔炉关模电磁阀YV0开模电磁阀YV1喷嘴下移电磁阀YV5喷嘴上移电磁阀YV6洗模液电磁阀YV7洗模液喷嘴射入活塞右移电磁阀YV2移电磁阀YV3图1 金属压铸机工作示意图(1) 原位：模板在开模位置，模板左限位开关SQ1闭合；射入活塞已右移至原位，活塞右限位开关SQ3闭合；喷嘴已上移至原位，喷嘴上位限位开关SQ5闭合。

(2) 关模：当按下启动按钮SB1时，关模电磁阀YV0通电，模板右移。

当模板右移至关模位置时, 模板右限位开关SQ2闭合，关模电磁阀YV0断电，模板停止右移。

(3) 射入：当模板关闭后，射入活塞左移电磁阀YV2通电，射入活塞向左移动，将金属液射入模内。

当射入活塞左移至终点位置时，活塞左限位开关SQ4闭合，射入活塞左移电磁阀YV2断电，射入活塞停止左移。

(4) 活塞返回与冷却：当射入活塞向左移至终点位置时，射入活塞右移电磁阀YV3通电，射入活塞右移。

当右移至原位时，活塞右限位开关SQ3闭合，射入活塞右移电磁阀YV3断电，射入活塞停止右移。

在射入活塞开始右移的同时，冷却水电磁阀YV4通电，使冷却水流过模具的冷却水循环系统，以期迅速冷却模具中的高温液态金属，使其固化成型。

当冷却水电磁阀YV4通电50s时断电，冷却水关闭。