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自動泡沫成型機控制系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)畢業(yè)設(shè)計-文庫吧資料

2025-07-05 05:10本頁面
  

【正文】 知心理學(xué)、人機工程學(xué)、藝術(shù)設(shè)計、色彩設(shè)計等多個方面的。它一方面要求產(chǎn)品功能齊全、高效,適于人的操作使用,另一方面又要滿足人們的審美和認(rèn)知的精神需要。③人性化現(xiàn)代設(shè)計已經(jīng)從功能主義逐步走向了多元化和人性化。由于硬件技術(shù)的發(fā)展以及計算機圖形學(xué)、軟件工程、人工只能、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進(jìn)步,圖形用戶界面(Graphic User Interface)/直接控制(Direct Manipulation)、“所見即所得”(What you see is what you get)等交互原理和方法相繼產(chǎn)生并得到了廣泛應(yīng)用,取代了舊有“鍵入命令”式的操作方式,推動人機界面自然化向前邁進(jìn)了一大步。在計算機系統(tǒng)中,各種技術(shù)各顯其能,使產(chǎn)品的造型設(shè)計更加豐富多彩,變化紛呈。計算機越來越趨向于平面化、超薄型化;輸入方式已經(jīng)由單一的鍵盤、鼠標(biāo)輸入,朝著多通道輸入發(fā)展。就當(dāng)今趨勢而言,人機界面設(shè)計的可能發(fā)展方向可分為以下幾點。其工作過程是:人機界面為用戶提供觀感形象(look and feel),支持用戶應(yīng)用知識、經(jīng)驗、感知和思維等獲取界面信息,并使用交互設(shè)備完成人機交互,如向系統(tǒng)輸入命令、參數(shù)等,計算機將處理所接受的信息,通過人機界面向用戶回送相應(yīng)信息或運行結(jié)果。好的人機界面美觀易懂、操作簡單且具有引導(dǎo)功能,使用戶感覺愉快、增強興趣,從而提高使用效率。 本章小結(jié) 本章主要介紹了PLC、觸摸屏、傳感器等控制系統(tǒng)硬件的選型以及進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等執(zhí)行系統(tǒng)的硬件組成及主要功能。接線圖是根據(jù)電氣設(shè)備和電器元件的實際位置和安裝情況繪制的,用來表示電氣設(shè)備和電器元件的位置、配線方式和接線方式,其所描繪的成套裝置、設(shè)備或裝置的電路連接關(guān)系[15]。③電氣控制的安全裝置電氣裝置的其中一個作用就是在加熱之前必須使模腔處于鎖緊狀態(tài),并且加熱I、加熱II、加熱III各個過程時間都有PLC程序控制,一旦達(dá)到加熱時間,進(jìn)氣閥立即關(guān)閉,從而確保在前兩項保護(hù)措施失效的情況下仍不至于造成重大安全事故。②安全閥控制的機械式安全裝置在本次設(shè)計中,我打算在成型機的主進(jìn)氣管道上安裝全啟式安全閥,在板機型腔超壓,電接點壓力表失靈的情況下,可以起到保護(hù)作用,使壓力短時間內(nèi)維持穩(wěn)定,從而提供操作者以足夠的時間來緊急關(guān)閉蒸汽主閥。板機上有兩塊電壓點壓力表起限壓保護(hù)作用,分別限制左右型腔及周邊型腔的壓力,~。但是氣動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相比具有穩(wěn)定性差、沖擊力大、鎖模力小等缺點,因此,為保障設(shè)備的可靠性和安全性,本課題中采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行鎖模與開/關(guān)模工作,啟動系統(tǒng)只控制自動加料槍的開關(guān)、吸料等工作。液壓系統(tǒng)由油缸、油管、液壓泵、液壓電磁閥等部件組成??紤]到成本問題以及冷卻效率問題,本次設(shè)計采用水冷方式作為冷卻方式。 加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)本次設(shè)計的EPS自動泡沫成型機的整個管路系統(tǒng)主要就是由加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。1氣缸;2三通;3夾板;4銅套;5O型圈;6活塞;7聚四氟乙烯圈;8鎖緊螺母;9螺栓;10鎖緊螺母;11接管;12氣管接頭;13氣缸桿 EPS自動成型機加料系統(tǒng)(加料槍) 該加料槍的加料工作過程主要如下:當(dāng)活塞6退到三通2的后部時,進(jìn)氣孔開始進(jìn)壓縮空氣,在其前面一段料道中形成負(fù)壓區(qū),并且在此過程中引風(fēng)機也對板機的模腔抽負(fù)壓,促使EPS原料便以很快的速度進(jìn)入模腔,同時在后續(xù)加熱過程中所需的空氣也一并進(jìn)入到模腔中。 加料系統(tǒng)本課題的加料系統(tǒng)主要是指自動加料槍,加料方式采用負(fù)壓加料。模腔利用液壓缸從前側(cè)面打開,板材橫向推出,模腔只開一面,且為雙道密封膠條密封,減少了蒸汽泄漏,利于產(chǎn)品成型,從而加大了設(shè)備的安全系數(shù)。模板采用焊接結(jié)構(gòu),焊后進(jìn)行時效處理。V1/I1COM V2/I2F204AD溫度傳感器位置傳感器 F204AD與傳感器接線圖 各執(zhí)行系統(tǒng) 本次設(shè)計中,除了PLC、人機界面、傳感器等控制系統(tǒng)硬件之外,還需一系列執(zhí)行機構(gòu)/系統(tǒng)來執(zhí)行相應(yīng)的動作,下面分別對本臺自動泡沫成型機的其他硬件參數(shù)及工作原理作詳細(xì)闡述。在Koyo的SN系列PLC的特殊模塊中,正好有F204AD這一模塊。AD模塊通過傳感器接收到的模擬量傳給PLC,然后經(jīng)過PLC的分析做出準(zhǔn)確的指令。其特點:內(nèi)置放大器的一體化結(jié)構(gòu),抗干擾能力強;無滑動觸點,可靠性高,使用壽命長;分辨率高,響應(yīng)頻率高,重復(fù)性好。制品成型之后,模腔打開,頂桿開始將成品件頂出,該過程中壓力傳感器實時監(jiān)測頂桿位移距離,并通過AD模塊轉(zhuǎn)換后傳送至PLC,PLC分析后控制頂桿繼續(xù)頂出或縮回,并進(jìn)行下一輪動作。③位置傳感器。其特點是:采用了微處理器從而使靈活性增大、功能增強;零點和量程調(diào)整互不影響;傳感器內(nèi)帶非易失性存貯器;穩(wěn)定性能好、精度高、阻尼可調(diào)、抗單向過載能力強;數(shù)字式集成電路設(shè)計減少了零件數(shù)與機械互連件,因為改善了性能的可靠性。在參閱了眾多壓力變送器說明書和結(jié)合本課題實際需求之后,我選擇了Rosemount3051T型智能壓力變送器。在本次設(shè)計中,亦需通過壓力傳感器來監(jiān)測模腔內(nèi)部所受壓力,進(jìn)而反映出模腔內(nèi)的進(jìn)料量。%FS;環(huán)境穩(wěn)溫度變化影響::%FS/℃;:%FS/℃;輸出信號:4~20mA,電源、輸出二線制傳輸;負(fù)載電阻:0~600Ω;供電電源:12~36VDC;工作環(huán)境:(1)環(huán)境溫度:25℃~85℃(普通型溫度變送器) 30℃~120℃(高溫環(huán)境溫度變送器) 20℃~60℃(防爆型溫度變送器) (2)相對濕度:5~95%RH,無冷凝。%FS、177。℃之內(nèi);擁有先進(jìn)的非線性校正電路,輸出信號與被測溫度呈線性關(guān)系;附有特殊的控?zé)釞C構(gòu),有效地控制熱傳導(dǎo)作用;應(yīng)用面廣,既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場安裝機構(gòu),也可作為功能模塊安裝在監(jiān)測設(shè)備中。因此我選擇了SBWR/Z系列溫度變送器。溫度采集處理單元由溫度傳感器、熱電阻全隔離信號調(diào)理器等組成。在本次設(shè)計中,需要實時監(jiān)測在預(yù)熱、加熱環(huán)節(jié)中模腔內(nèi)的溫度,因此必不可少的需要用到溫度變送器來采集溫度模擬量,并通過AD模塊轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量,傳送到PLC進(jìn)行分析。10%開機功率20W面板尺寸(寬高,mm)開孔尺寸(寬高,mm) 各類傳感器該自動泡沫成型機的各項數(shù)據(jù),包括預(yù)熱、加熱環(huán)節(jié)時所需的溫度;進(jìn)料時模腔內(nèi)所受壓力所反映的進(jìn)料量;脫模時頂桿是否成功將成型件頂出等參數(shù),都需要各類傳感器收集數(shù)據(jù),然后再通過AD模塊把模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量傳遞給PLC處理。無論是連接三菱、西門子PLC,還是其他廠商的PLC都可實現(xiàn)高速通訊。可清晰地設(shè)定出復(fù)雜且重疊的不同的部件畫面與照片數(shù)據(jù);②高速運算。該系列產(chǎn)品實現(xiàn)了圖像、運算、通訊全方位的高速化。觸摸屏檢測部件安裝在顯示器屏幕前,用于檢測用戶觸摸位置,接收后輸送到觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用,是從觸摸點來檢測裝置上接收觸摸信息,并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo),再傳輸給CPU,它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行[12,13]。工作時,首先用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。它賦予了多媒體以嶄新的面貌,是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。 SN系列PLC參數(shù)[11]項目規(guī)格I/O傳送方式存儲程序、循環(huán)執(zhí)行成批傳送編程語言梯形圖、級式共用指令種類、控制方式邏輯控制指令43種、程序控制指令15種數(shù)據(jù)處理指令82種、特殊功能指令6種處理速度程序容量+輸入線圈(I)/輸出線圈(O)256點/256點中間線圈(M)640點級(S)512點定時器(T)128點計數(shù)器(C)128點特殊線圈(SP)128點定時器經(jīng)過值寄存器(R)128字計數(shù)器經(jīng)過值寄存器(R)5120字?jǐn)?shù)據(jù)寄存器(R)128字特殊寄存器(R)768字累加器(ACC)32Bit1個數(shù)據(jù)堆棧32Bit1個 觸摸屏的選擇在本課題的自動泡沫成型機控制系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)中,人際界面是必不可少的,它是用戶向系統(tǒng)發(fā)送指令的工具,溝通用戶和系統(tǒng)的橋梁,本課題采用觸摸屏來實現(xiàn)這一功能。 成型機PLC的I/O接線圖因此,在比較了多種PLC與傳感器之間的通信速度之后,并結(jié)合上述的各項要求,我選擇了Koyo光洋公司的PLC產(chǎn)品。本次設(shè)計中,需要16各輸入點,24個輸出點,共40點,基本單元保留余量20點,且要求性能穩(wěn)定,通信速度相對較快。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,即使不熟悉電工電子電路,不了解計算機匯編語言的工作人員也可以快速學(xué)習(xí)與操作。PLC是面向工礦企業(yè)的控制設(shè)備。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。時至今日,PLC已經(jīng)發(fā)展出了各種規(guī)模的系列產(chǎn)品,可以應(yīng)用于各種工業(yè)控制場合。因此,使用PLC作為控制單元將極大地提高整個設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性。PLC之所以具有其他系統(tǒng)所不及的可靠性,是因為其采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)。前面也介紹過,PLC相較于單片機或則工控機,有其獨特的優(yōu)勢,具體如下[9]:①抗干擾能力強,可靠性高。顧名思義,整體式PLC是一個不可拆卸重組的完整元件,其內(nèi)部包含的部件有CPU、I/O模塊、顯示界面、內(nèi)存條、電源供應(yīng)等。以下對行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的PLC的設(shè)計原則作簡要說明,PLC及相關(guān)設(shè)備的設(shè)計,都應(yīng)遵循易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于拓展功能的原則設(shè)計。通過可編程儲存器,使得PLC可以直接儲存執(zhí)行邏輯運算、定時、計數(shù)以及算術(shù)運算等相關(guān)操作指令。第3章 自動泡沫成型機硬件組成 控制系統(tǒng)基本配置 可編程控制器(PLC)的選擇 當(dāng)今市場上,有許多PLC設(shè)計及制造方面的知名品牌,如三菱、施耐德、GEFanuc、歐姆龍、西門子、光洋等,PLC的型號也數(shù)不勝數(shù),但是各類PLC都具有其自身的優(yōu)缺點。整個控制系統(tǒng)主要可分為PLC、人機界面、蒸汽管路系統(tǒng)、壓縮空氣管路系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等若干部分。 本章小結(jié)本章主要分為以下幾部分進(jìn)行敘述:自動泡沫成型機的工藝流程概述,各工藝動作詳述,控制系統(tǒng)工作原理以及相應(yīng)的硬件選型,等。真空冷卻時間一般較短,有的甚至只需2~3s即可。水冷時間長,模具逐漸變冷,冷卻水不能蒸發(fā),達(dá)不到干燥成型、節(jié)省能源的目的。壓力控制得過高,反而會出現(xiàn)表面過熱而使制品出現(xiàn)過度收縮等缺陷。加熱過程大致可概括為:模腔壁上事先設(shè)有供蒸汽通過的小孔,高溫蒸汽從模腔后方的氣室進(jìn)入模腔內(nèi)并加熱珠粒,在此過程中,~,并且需要在珠粒完全熔融時達(dá)到最大值。 ③加料過程完成,加料槍關(guān)閉。 ②回料。加料分間隙式加料、無間歇式加料等方式,本課題使用的是無間隙式加料。合模過程中,為了避免發(fā)生碰撞,通常會通過形成開關(guān)控制油路的轉(zhuǎn)換來促使合模過程有一個速度漸變過程。頂桿從頂出狀態(tài)縮進(jìn)模腔內(nèi)部,并保持狀態(tài)短暫時間()。蒸汽室蒸汽室蒸汽閥 EPS制品成型工藝原理圖 開模/合模 ①開模。預(yù)熱時間由模腔內(nèi)金屬含量及最終產(chǎn)品的要求決定。 預(yù)熱預(yù)熱過程是在正式加熱珠粒之前先通入蒸汽到空模腔中,使模腔溫度上升的過程。整體過程大致如下:合模并預(yù)熱后,加料槍開始將EPS珠粒注入模腔內(nèi),氣室壁上開有小孔可供蒸汽通過并進(jìn)入模腔內(nèi)加熱,珠粒在模腔內(nèi)被加熱后膨脹,互相擠壓并發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),最終熔結(jié)成為整體制品。[6]。綜其優(yōu)點,該型觸摸屏較適合本臺自動泡沫成型機中人機界面的應(yīng)用。PLC選用Koyo光洋SN系列PLC(型號:SN64DRA3),部分參
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