毕业设计（论文）-工业炉管穿管机控制系统设计.doc

本 科 毕 业 设 计 (论 文)工业炉管穿管机控制系统设计Design of the Control System of Wear Machine forIndustrial Furnace学 院：机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械111学生姓名：学 号：2011120020指导教师： 2015年5月毕业设计（论文）中文摘要工业炉管穿管机控制系统设计摘要：本设计主要针对卓然靖江生产基地的装配车间的穿管过程进行了分析和改造，同时为其设计了由PLC控制的自动化穿管机构的控制系统部分（机械部分由另一位同学完成）。通过对比国内多家现有的穿管技术和国外的一些自动化穿管技术的优缺点，我们清晰地意识到企业对这套自动化穿管机构的需求。因为该机构对位置精度有一定的要求，所以在穿管机移动的两个方向上采用步进电机；考虑到成本问题，对位置精度要求不高的穿管动作就采用普通三相异步电动机。为了保证穿管过程中翅片管的不被撞坏，本设计还添加了声光一体报警器。每次当穿管机移动到位后由激光传感器检测并判断，穿管机上的翅片管的圆心是否与管板的孔的圆心重合，如果重合就穿管；否则系统报警并急停，此时就需要采用手动方式加以辅助。该机构有自动和手动两种操作方式，自动用于正常工业生产，手动用于维修和调试；程序方面，该程序主要由初始化程序、主程序和子程序三部分组成。该机构一旦应用于现场，不仅可以大大提高穿管工作的效率和可靠性，生产成本也会大大降低，原本需要六七个操作工的工序现在只要一个人即可。该自动化机构同样适用于其他类似的大型穿管工作环境中，如各种大型炉管的铺设、石油天然气管道的安装等等。关键词：穿管机；控制系统；PLC；工业炉毕业设计（论文）外文摘要Design of the Control System of Wear Machine for Industrial FurnaceAbstract:This design mainly aiming at the assembly shop of the Jingjiang production base of the SupeZETs tube wear process is analyzed and modification, meanwhileI design the control system which is mainly controlled by the PLC for the wear machine (mechanical parts completed by another classmate).Through the comparison of several existing domestic and foreign some automated wear tube technology advantages and disadvantages, we clearly realize demand of enterprise for theAutomation wear tube body.Because the Mechanism has certain requirements for position accuracy, so the wear machine move both directions using step motor;Considering the cost problem, for the wear tube location whose accuracy is not high, we use a ordinary three-phase asynchronous motor movement.In order to guarantee the finned tube in the process of wear tube will not be damaged, this design also added sound and light alarm.At a time when wearing machine moving is okay by a laser sensor detection and judgment, whether to wear the finned tube on the machines center and the center of the hole of the tube plate, if overlapping wear tube;Otherwise the system alarm and stop, this time it will need to use manual way to assist.The Mechanism has both automatic and manual operation mode, automatic for normal industrial production, manual for maintenance and debugging. For the program, the program is mainly composed of initialization program, the main program and subroutine of three parts.Once the application in the field, itwill not only greatly improve the efficiency and reliability of wear pipe work, but greatly reduce production cost.Originally it needs six or seven operator in this process,but it needs only one person now!.The automatic mechanism also apply to other similar large pipe work environment, such as various large furnace pipe laying, oil and gas pipeline installation, and so on.Keywords:Wear machine；Control system；PLC(Programmable Logic Controller)；Industrial Furnace目录1绪论11.1课题背景及研究意义11.2工业炉穿管技术简介11.3国内穿管技术发展概况21.4国内主要研究方向21.5电气控制系统21.6 PLC概述21.7课题来源和主要内容22.工业炉穿管机的PLC控制系统整体方案32.1目前国内的穿管方式和优缺点方案32.2本设计的整体研究和设计方案32.3工艺过程与控制要求42.4工艺流程图53.电机和报警器的设计与选型83.1竖直Z方向步进电机的选型分析83.2水平Y方向步进电机的选型分析93.3前后X方向步进电机的选型分析103.4声光一体报警器104.电气控制系统设计134.1电气控制系统方案设计134.2主控电路设计135.PLC系统设计155.1PLC系统总体方案及主要元器件选型155.2PLC系统硬件结构及电路设计165.3PLC程序设计17结论22致谢23参考文献24淮海工学院二一五届本科毕业设计（论文）第30页共 24 页1.绪论1.1.课题背景及研究意义当今社会已经到了一个能源危机的时代，如何能发现优质、廉价、丰富的新能源或者如何把现有能有更充分地利用起来，已经成为当今时代的难题。虽然新能源在不断地被发现，新的工艺在不断地被开发，但是煤、石油、天然气依然是现在社会的三大主要能源，“石油是工业的血液”这句话依然是那么贴切。工业炉是一种专门用来炼制原油的设备，在石化产业起着举足重轻的作用。工业原油成分非常复杂，如何将各种成分顺利地分离并且尽量的提高纯度是一个技术问题；原油的各种分离提纯物中，汽油、柴油等轻油的利用价值更高，如何使同量的原油分离出更多的轻油也是一个技术问题。而工业炉就在后一个问题中给出了最好的答案，原油经工业炉的高温加热后，原油中各种成分因为沸点不同而被成功地分离；而大分子的碳连断开，分解为小分子的碳连，这样就提高了原油中轻油的含量。由此看来，工业炉便是一个石化企业效益的关键因素。工业炉的结构，简言之就是几根长长的加热管在炉子内部多次盘旋，原油经过这些管子的时候被加热，然后分离提纯或者裂解为其他成分。而工业炉的优劣，关键在于其内部的加热管的质量的优劣。一台完整的工业炉，内部至少有上百根炉管，炉管的质量好坏不仅仅由其制造过程决定，穿管过程也会有很大影响。把几百斤甚至上千斤重、长10米多的炉管依次穿过预先安装好的管板，是一个繁琐的过程，我们简言之“穿管”。穿管这个过程在各种热交换器里边很常见，将一系列的管子按预先设定好的空位穿入即可，如空调机、暖气片等热交换器。但是如果需要装配的管子尺寸和重量巨大，而使穿管过程采用传统的方式不能或者不方便操作时，就给穿管带了困难。在工业炉的生产过程中也要用到穿管这个过程，不同的就是这个过程中用的管子尺寸大、重量大，一般都是直径200mm左右、长约10米、炉管最重的接近一吨，而且这种庞大的管子多为翅片管。如何操作才能使穿管这个过程高效可靠，成了一个关键问题。1.2工业炉穿管技术简介工业炉主要用于化工企业的石油裂解、制氢等行业。工业炉的一般结构包括：辐射段模块、对流段模块、余热回收系统、燃烧器模块、通风系统，决定其性能好坏的就是辐射段和对流段炉管的质量。辐射段的铸管装配到工业炉中比较简单，只需要简单的悬挂即可，主要是对流段的翅片管。这些翅片管首先穿插进预先制做好的对流段模块管板中，然后将各个模块装配在工业炉中。这些翅片管都接近一吨重，现在的普遍做法也是最简单就是先用行车吊起，人工操作到接近管板时，让翅片管的一头先伸入到孔内，再由叉车推送，如此做法将管子一根一根的穿入管板中。这种方法操作很简单，但是效率低下：一般的管板都有十几个空位，一般穿入一根管子就需要几分钟，一个模块结束大概需要一个小时；而且可靠性很差，翅片管的翅片很容易在其插入管板孔的时候被推倒而损坏。1.3国内穿管技术发展概况随着电子技术的发展和工业自动化的普及，自动化在工业中应用日趋广泛，工业穿管工艺也正在朝着高效、快速、自动化方向迈进。但是考虑到生产线改造成本巨大，自动化生产线设计、管理和维护方面的人才缺乏，国内的很多小型企业尚未尝试运行自动化生产线。现在我们对自动化生产线做一个简单分析：穿管过程运行了自动化生产线后，只需要简单的按键控制，就可以顺利地穿入一根甚至一排炉管。实现自动化之后，定位精准，完全可以改变现有方法的可靠性问题，大幅度减少管子因穿管而损坏的可能性；自动化操作全过程由自动化控制系统操作完成，效率大大提高，至少可提高45倍；而且操作人员需求数量明显减少，只需要个一操作工在控制面板前简单操作即可。这种控制系统简单易学，只需要简单讲解，便可由操作工完全掌握。1.4国内主要研究方向和传统的穿管过程相比，自动化生产线有着明显的优势，所以开发安全、高效、可靠的生产线及控制系统自然成为了国内技术的关键和研究方向，尽快地培养设计、管理和维护自动化生产线的相关人才也成了国内各大高校的时代性任务。1.5电气控制系统鉴于PLC具有使用灵活、通用性强，编程简单、易于掌握，可靠性强、适用于各种工业环境，接口简单便于维护等优点，该控制系统采用PLC控制；传感器采用激光传感器；整个系统共3个电动机，穿管用绕线式三相异步电动机，其他两个均采用三项步进电机。绕线式电机采用串电阻调速，需要一个交流接触器。用于报警事件，该系统还设计了报警灯和报警喇叭。1.6 PLC概述传统的自动化生产线大多采用继电器控制，如果控制系统稍微复杂，硬件的物理接线就会非常繁琐，可靠性不好而且维修时必须由专门的技术人员负责；如果生产线发生变化，那么硬控制件系统就要设计和布线，生车间因为产品变化而带来的生产线变化是很常见的，也就是这种传统的生产线硬件接线就要经常变化，这个过程不仅繁琐，而且不需要专门的工程技术人员才能完成，无形中增加了新产品的开发周期和成本。PLC（Programmable Logical Controller）又称为可编程逻辑控制器，简称可编程控制器，是20世纪60年代开发出来的一种新型工业自动化控制装置，用来取代传统的继电器控制系统。如果把上述的这种情况应用于PLC控制系统，就会简单很多。当生产线发生变化时，只需要对已有的程序稍作修改就好，然后将PLC和各个传感器或者接触器等重新接线就是了，大大降低了工作量，明显缩短了新产品的研发周期，降低了生产成本。1.7课题来源和主要内容2015.1.4.-2015.2.17， 2015年1月5日2015年2月7日，以完成毕业实习和进一步强化自己的专业实践能力为目的，在老师的带领下，我和几位同学去了卓然设备制造有限公司（靖江）生产基地（以下简称“卓然公司”）进行了为期一个月的驻厂实习，对卓然公司有了一个较为全面的了解。工业炉及其各个模块是卓然的主要产品，主要用于化工企业的石油裂解、制氢等行业。工业炉的一般结构包括：辐射段、对流段、余热回收系统、燃烧器、通风系统，决定其性能好坏的就是辐射段和对流段的炉管的质量。炉管质量的优劣不仅仅决定于制作过程，穿管的工艺也对其有很大的影响。现在的穿管方式是先用行车吊起，人工操作到接近管板时，让翅片管的一头先伸入到孔内，再由叉车推送，如此做法将管子一根一根的穿入管板中。这种方法操作很简单，但是效率低下：一般的管板都有十几个空位，一般穿入一根管子就需要几分钟，一个模块结束大概需要一个小时；而且可靠性很差，翅片管的翅片很容易在其插入管板孔的时候被推倒而损坏。如果能设计一套可靠、高效的自动化穿管机构，不仅仅可以大幅提高效率，而且可以将现有的五六个操作工人缩减为一个操作工人，大大降低生产成本。2.工业炉穿管机的PLC控制系统整体方案2.1目前国内的穿管方式和优缺点方案目前国内大多数企业均采用人工穿管，这种方式优点是操作简单，但是明显的缺点是工作效率低下，可靠性差而且需要六七个操作工和一台叉车协调工作才能完成任务。2.2本设计的整体研究和设计方案图2-14X4管板示意图YZ420350289图2-2穿管示意图管板圆孔直径289mm，翅片管外径269mm，单边余量10mm。水平移动最大距离1470mm，竖直移动最大距离1050mm。穿管顺序有两种方案：一是可以按照图2-2所示编号依次穿管，二是可以先穿管1、2、3、4、9号五根管子，其他的然后依次穿管。2.3工艺过程与控制要求2.3.1工艺过程与控制要求如图2所示，穿管架能够实现在Y-Z平面内的移动，可以把炉管移动至将要穿入的各个孔位，因为该过程需要炉管与孔位的圆心实现精准重合，所以在Y-Z两个方向上的移动，均由步进电机驱动；炉管在滚轮的带动下能够向右运动，实现穿管，穿管过程不需要精准控制，所以采用普通电机即可。考虑到辊子高速启动会使炉管在辊子上“打滑”，所以采用绕线式三相异步电动机串电阻调速，该方法较变频器调速设计简单。每次穿管前必须对炉管是否已经对准孔位的圆心进行判断，如果对准了就穿管；如果没有对准就报警，并停车，可以手动调节直至对准圆心也可以手动调节回原点。动作过程大概可以分为五个步骤：回原点、等待、移动至对准圆心、穿管于这44穿管顺序的问题，我想过两种方案：方案一，从YZ交点处开始，从左向右依次穿管，四根穿管完成后从下向上依次完成第二排、第三排和第四排的穿管。这种穿管顺序最容易想到，但是在后续的自动穿管过程中出了问题。比如，初始是对准圆心的，所以可以直接穿1号管；后边的2号、3号和4号3个就可以按照“回原点、等待、右移、穿管、左移”的顺序循环，但是到了第二排的时候就变了“回原点、等待、右移、上移、穿管、下移、左移”，而到了第9号管子的时候却是“回原点、等待、上移、穿管、下移”。这就给后边的自动循环过程产生了麻烦。方案二从YZ交点处开始，从左向右依次穿管，四根穿管完成后再给第9号孔位穿管。把这5根炉管穿管结束后，剩下的11根就可以按照“回原点、等待、右移、上移、穿管、下移、左移”的顺序循环了。综合比较两个方案，该控制系统选用第二种穿管顺序。开始时，穿管架停在YZ交点处，由三个激光传感器检测穿管架上的炉管是否对准了孔位的圆心（如图3），如果对准了，就穿管；如果没有对准，就报警，之后手动调节直至对准圆心，图2-3激光传感器确定圆心示意图然后穿管并由穿管架和管板上的激光传感器确定穿管成功。穿管后等待5s，由其他辅助机构将需要的翅片管放在穿管架上，并由穿管架两端的激光传感器确定摆放到位，穿管架右移，激光传感器确定翅片管对准第二个孔位的时候，穿入第二根炉管，左移碰到限位开关后回原点。如此重复3次，完成最下排1号、2号、3号和4号的穿管。然后穿第9号：穿管架在原点等待5s，待翅片管摆放好后上移，激光传感器确定翅片管对准第9号孔位的时穿入炉管，当检测到穿管成功后，穿管架下移，碰到限位开关时回到原点。之后进行11次循环即可：等待5s，待翅片管摆放好后右移再上移，激光传感器确定翅片管对准孔位的圆心时穿入炉管，当检测到穿管成功后穿管架下移再左移，碰到限位开关时回原点。重复完11次后完成一个周期。穿管架的控制分为手动和自动两种操作方式，手动时穿管架在Y-Z平面内的移动以及穿管都是点动控制。此操作方式主要用于维修。自动时每按一次按钮，穿管架从原点开始，按方案二的穿管顺序开始穿管，直到完成16根翅片管的穿管任务后回原点等待下一次操作。流程图如下2.3.2工艺流程图图2-4穿管工艺流程图3.电动机和报警器的设计与选型3.1竖直Z方向步进电机的选型分析图3-1穿管机升降机构F2F3F1F1F2F3图3-2升降机构受力分析F1经分析不难看出，剪刀架处于最低点的时候需要的转矩最大。现就此情形做力学分析：经测量知BAC=135ABC=ACB=22.5F1=12mg1.2=0.51041.2=6000N（1.2为矫正系数，考虑到机架重量等）这里翅片管重保守估计1000kgF2=F1cos(12135)=1913NF3=F2cos22.5=1773N取F3=1800N即：螺纹杆受最大拉力1.8KN在这个拉力的作用下，丝杠螺母旋转时会产生阻力矩M1,当丝杠受到动力矩M2大于M1时，即可旋转。现对螺纹做受力分析：F32AF31F3图3-3丝杠受力分析图F31=F3cosA因为螺纹升角很小，取F31=F3=1800N。查阅资料，钢铁动摩擦因=0.20.8 取=0.5 丝杠半径R=24mmF31图3-4丝杠截面力矩分析图M1=F31R=0.51032410-32=43.2Nm由此看出，要实现穿管架升降，需要较大的转矩的电机。查阅研控集团的YK31328A三项步进电动机可以满足该动作要求，其参数如下：图3-5YK31328A三项步进电动机参数表3-1步进电机M1数据表型号 步距角 电机长度 保持转矩 适配驱动器YK31328A 1.2 280mm 50NM YKC3722MA该款步进电动机的驱动器为YK3722MA，参数如下：图3-6YK3722MA步进电动机的驱动参数http:/ 步距角 电机长度 保持转矩 适配驱动器YK31115A 1.2 148mm 12NM YKC3722MA驱动器同样为YKC3722MA http:/ 112M绕线式三相异步电动机,，可以通过传电阻方式，很容地实现调速。蜗杆蜗轮减速器选WSJ-35,最大输入转速1500r/min，传动比1:22图3-9涡轮蜗杆减速机参数表3-3蜗杆涡轮减速器数据表传动比 模数计算转速许用扭矩22 2 1500 105公斤/厘米http:/ v=139022601331000=0.44m/s穿一根翅片管用时间为：t=100.44=22.7s符合实际需求。3.4声光一体报警器图3-10声光一体报警器表3-4声光一体报警器数据表产品型号可选电压警示灯功率喇叭分贝尺寸安装YS-01声光DC12V /DC24V/15W110dB 150W*152L*278.5H壁挂式报警器AC36V/AC48V/AC110V/AC220V/AC380Vhttp:/ 和SQ8-2是下限位开关，这里用一对限位开关的原因是为了在穿管架下降到最低部分的时候有个减速的过程，SQ18-1开始下降减速，SQ8-2为下限位开关。SQ9-1和 SQ9-2是左限位开关，运动原理同下限位开关。SB1到SB6用于手动状态下实现六个自由度的点动控制。KM1到KM5为接触器，KM1控制穿管用的三相异步电动机正传控制，KM2其反转；KM3到 KM5三个线圈用来实现等时间间隔地把串联在绕线式三相异步电动机的三对电阻依次短路掉。5.PLC系统设计5.1PLC系统总体方案及主要元器件选型表5-1PLC控制程序的I/O分配表输入设备输入端子输出设备输出段子激光传感器SQ1X000M1高速脉冲输出端Y000激光传感器SQ2X001M2高速脉冲输出端Y001激光传感器SQ3X002M1正反转Y002穿管前激光传感器SQ4X003M2正反转Y005穿管后激光传感器SQ5X004M3正转Y010定位用激光传感器SQ6X005M3反转Y011上限位开关SQ7X006KM3Y012下限位开关SQ8-1X007KM4Y013下限位开关SQ8-2X008KM5Y014左限位开关SQ9-1X009报警灯Y015左限位开关SQ9-2X010喇叭Y016右限位开关SQ10X011前限位开关SQ11X012后限位开关SQ12X013手动SA1-1X014自动SA1-2X015手动上SB1X016手动下SB2X017手动左SB3X018手动右SB4X019手动前SB5X020手动后SB6X021启动SB7X022停止SB8X023急停SB9X024输入点数是25个，考虑到有15%的余量，n=250.8530考虑到要为步进电机发出高速脉冲指令，所以这里选择FX2n-64MT表5-2内部元件的定义数据寄存器数值中间继电器输出段子D015750M1穿入第1号炉管D131500M2穿入第2号炉管D247250M3穿入第3号炉管D37875M4穿入第4号炉管D423625M5穿入第5号炉管D539375M6穿入第6号炉管D655125M7穿入第7号炉管D713125M8穿入第8号炉管D826250M9穿入第9号炉管D939375M10穿入第10号炉管M11穿入第11号炉管M12穿入第12号炉管M13穿入第13号炉管M14穿入第14号炉管M15穿入第15号炉管M16穿入第16号炉管M20D0-D9区间复位M30存入脉冲数M40上下限位挡块M50左右限位挡块M60报警M70初始化状态5.2PLC系统硬件结构及电路设计图5-1PLC系统硬件5.3PLC程序设计因为本设计中要用到步进电机，所以普通的继电器PLC已经不能够满足设计工艺的要求，这里改用晶体管PLC。对两台步进电机的驱动，需要用到高速脉冲指令PLSY或者PLSR指令。图5-2功能指令PLSY梯形图实例下面对该功能指令做如下解释：1.是脉冲频率，用以控制步进电机的转速。已知该步进电机的驱动器的精度是1.2，所以转一圈需要300个脉冲。因为水平Y方向和竖直Z方向都是由丝杠螺母驱动，而螺距是8mm，拟使水平移动时，速度为80mm/s，那么步进电机的转速就是10r/s，每秒钟发出脉冲数为3000。所以脉冲最高频率采用3000HZ2.是输出脉冲的输出地址号，用来存放输出脉冲个数的数字的存储地址。图5-3管板孔间距示意图该控制系统共需要D0D9 10个脉冲数，各个脉冲数的计算过程如下:表5-3脉冲数、时间计算表脉冲数量需要时间D0=4208300=15750t0=42082=105sD1=2D0=31500t1=2t1=210sD2=3D0=47250t2=3t1=315sD3=0.5D0=7875t3=0.5t1=52.5sD4=1.5D0=23625t4=1.5t1=157.5sD5=2.5D0=39375t5=2.5t1=262.5sD6=3.5D0=55125t6=3.5t1=367.5sD7=365t7=97.462682=24.37sD8=9964t8=265.717582=66.43sD9=25297t9=677.24182=169.3s对于穿管机竖直Z方向移动时，螺母沿着丝杠轴向移动的距离X与Z=f(x)不是简单的线性关系。计算分析如下图5-4：图5-4由autoCAD画图计算得知：竖直方向上升D7=350mm时，螺母相对于丝杠移动97.4626。如果此时丝杠同样是48，螺距8，此时，需要脉冲数为：n=97.46268300=3654.85所以D7=364.85 取D7=365D8计算如下图图5-5n=265.71758300=9964.41所以D8=9964.41取D8=9964D9计算过程如下：n=677.2418300=25396.5375所以D9=25396.5375取D9=252973.是计数器，用以保证PLC发出预设个数的脉冲4.是脉冲输出地址号（编程原件仅限于Y000和Y001）PLSY指令能够输出频率可调、脉冲数量可调的定量脉冲。考虑到实际应用，该指令还是有一定的局限性的。现在对功能指令PLSR做如下解释：图5-4功能指令PLSY使用说明1.和PLSY一样，用来设置脉冲频率的，但是在这里成为“最高脉冲频率”为什么不是“脉冲频率”而是“最高脉冲频率”，下面会讲到2.和PLSY一样，同样是输出脉冲的输出地址号，用来存放输出脉冲个数的数字的存储地址。3.是和PLSY的区别之处。图5-5可调脉冲输出指令说明在发出2设置的总数量的脉冲过程中，在开始和结束的两端，各有一段等长的时间段内，脉冲频率均匀增加，梯度是“最高频率”的1/10，这样就在程序上实现了是步进电机均匀缓慢加速的过程。K2000表示上升和下降的世间长度为2s。4.是脉冲输出地址号（编程原件仅限于Y000和Y001）当驱动穿管架的步进电机以高速启动时，其启动扭矩不仅仅会大大减小，而且很可能会造成“打滑”或者振动。水平Y方向是靠底座的滚轮在导轨上滚动，突然的高速启动必会使滚轮在开始时出现“打滑”现在；而竖直Z方向的则会由于突然的高速启动而产出撞击般的振动，这些都是工程所不允许的。由此看来，该程序应选用PLSR指令。将数值输入到特定的数据寄存器，需要用到功能指令FNC12 MOV。现在对该指令做如下说明：图5-6功能指令MOV使用说明s2需要存入的数值，用来确定PLC发出脉冲的个数从而确定穿管架在Y-Z平面内的位移s3存放数值的数据寄存器，这里使用D0D9共10个数据寄存器。每次开始循环之前，需要将上次的数据清空，这里要用到区间复位指令FNC40 ZRST现在对该指令做如下说明：图5-7功能指令ZRST使用说明S2，s3：指定要复位的区间范围，区间复位指令也叫做成批复位指令，目的就是使指定的操作数之间的范围复位考虑到本控制程序有两种控制方式，手动和自动。所以这里采用选择性分支结构的状态转移图。先对自动控制程序的状态转移图进行如下分析:图5-8自动运行初始状态转移图机构初始应先手动调节到Y-Z原点位置，将选择开关切换到“自动”按“启动”后，先由SQ1 、SQ2和 SQ3通过X000、X001和X002检测穿管架上的翅片管是否对准了孔位圆心，如果对准了圆心，就穿管；如果没有对准圆心，就手动调节直至两个圆心重合。然后由Y14驱动KM1使三相异步电动机正转。但是如果启动时，辊子转速太高，翅片管就会在辊子上“打滑”，为减小此现象发生的可能性，这里采用绕线式三相异步电动机串电阻调速。由T1、T2和T3分别控制KM3、KM4和KM5三个线圈，使三组电阻每隔1s短路掉一组。图5-9穿管电机调速状态转移图穿管结束后，穿管架在原点等待5s，等待其他辅助机构把翅片管放好在穿管架上，然后右移，当由SQ1 、SQ2和 SQ3通过X000、X001和X002检测穿管架上的翅片管是否对准了孔位圆心时，穿入第二根翅片管，直到SQ4和 SQ5检测穿管完成。重复3次，完成最下排的穿管工作，此时穿管架回到了原点。图5-10穿管机工作原点状态转移图穿管架在原点等待5s，待翅片管放在穿管架并由SQ5和SQ6确定翅片管已经放好在穿管架上后，穿管架右移后上移，当由SQ1 、SQ2和 SQ3通过X000、X001和X002检测穿管架上的翅片管是否对准了孔位圆心时，穿入第二排的第一根翅片管，当由SQ4和SQ5确定翅片管穿管完成后，穿管架下移后左移，碰到限位开关SQ9-1时，穿管架回到原点。如此重复4次，完成第二排翅片管的穿管工作。图5-11穿9号管状态转移图图5-12孔位编号示意图第三排第一个孔位在原点正上方，所以与其他孔位的流程不同。当穿管架完成第二排穿管后回到原点时，等待5s，待翅片管放在穿管架并由SQ5和SQ6确定翅片管已经放好在穿管架上后，穿管架上移，当由SQ1 、SQ2和 SQ3通过X000、X001和X002检测穿管架上的翅片管是否对准了孔位圆心时，穿入该翅片管。当由SQ4和SQ5确定翅片管穿管完成后，穿管架下移，碰到SQ8-1时，穿管架回到原点。图5-13其他孔位穿管状态转移图等待5s，待翅片管放在穿管架并由SQ5和SQ6确定翅片管已经放好在穿管架上后，穿管架右移后上移，当由SQ1 、SQ2和 SQ3通过X000、X001和X002检测穿管架上的翅片管是否对准了孔位圆心时，穿入该翅片管。当由SQ4和SQ5确定翅片管穿管完成后，穿管架下移后左移回到原点。重复7次完成第三排和第四排的穿管工作。至此，16根翅片管全部成功穿入。结论通过本次毕业设计的过程，增加了我对PLC了解和学习。光凭课上的学习是远远不够的，到真正用到的时候，总是感觉“书到用时方恨少”，课上老师教学的内容只是最基本最基础的，只是能起到引发我们的兴趣，只能是启蒙作用。真正用的时候才会发现又会有很多需要学习的地方。比如说，在这个穿管架的设计过程中，有很多近似的处理：认为炉管刚度足够，不会因为自重和悬伸太长而下弯，但是实际操作中却是恰恰相反，几百斤中的炉管常常因为悬伸数3米左右的长度时候，因为自身重力而下弯，这样就导致本来炉管中心是对准了孔位圆心的，可以毫无误差地穿管，现在却被卡住了。这就涉及到了细长杆挠度的问题，这个下弯的程度，纵向偏移的距离不仅和自身重力有关，还和悬伸长度有关，还有其自身的制造加工质量的情况。如果因为挠度问题而下弯的程度不大，在允许的单边10mm范围内，自然最好；如果因为炉管制造加工质量问题、自重和悬伸长度而使下弯的纵向偏移超过了允许的单边10mm，那么就要考虑一些办法来减下弯的程度。比如在两个管板之间加设支撑滚轮等方式。致谢经过了大二大三的三次课程设计以及大四寒假里在靖江卓然的驻厂实习，我感觉自己的机械方面的知识技能掌握得差不多了，但是在自动化控制方面很欠缺，毕竟已经大四，在学校的时候也不是很多了，于是就把自己的机械的毕业设计课专业的题换成了机械电子过程的毕业设计课题，期间还到处跑了好多次去找指导老师、系主任和副院长等领导，在此表示真诚的感谢。如果说做机械专业的毕业设计课题，我肯定没问题，但是突然接手机电方面的毕业设计，却是有些头疼。很多时候无从下手，一次又一次地去指导老师办公室请教，我的腿跑细了，老师也被我麻烦的焦头烂额，但是黄老师的诲人不倦确实给了一个我这个在机电控制方面一窍不通的人很好的帮助，真心的感谢老师的细心指导。在做毕业设计的后期，黄老师约了在PLC控制方面造诣最高的周老师帮忙指点一些，我自己都觉得惭愧的不行，以我现在的水平，在机电班应该是个“后进生”，和那些学得比较好的同学相比真是差得太远了，真是有一种相见恨晚的感觉。在大学的最后阶段，我就想把PLC学好，但是到后来却因为各种琐事给丢掉了这个宝贵的机会，这是我最遗憾的。要想学好PLC，真的挺难的。首先一些辅助课程一定要掌握得好，电工电子技术涉及到基本电路、二极管和晶体管等一些基本的电子知识，计算机语言和数据结构也占有很重要的地位，只有这些基础的课程学好了，回过头来再学PLC就会有思路，有方向。大学里学到的东西真的不多，她只是让我明白了一些专业的内涵，让我自己明白了自己究竟喜欢什么方向，以后朝着哪个方向发展。冰冻三尺非一日之寒，哪门学科要想学好都不容易，真心地感谢在我做毕业设计的这段时间里给我诸多指导的两位老师。参考文献1 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