基于PLC控制的活塞浇注系统设计
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基于PLC控制的活塞浇注系统设计
摘要： 工业自动化技术在近年来发展十分迅猛，当前工业自动化三大支柱技术之一的PLC技术以其很高的可靠性和抗干扰能力受到广泛的欢迎，在各行各业的技术改造过程中被大量地应用。然而，单机控制往往因为点数的限制，无法实现对于较复杂的系统的控制。
表面处理工程领域是当前一个倍受关注的领域，作为一个新兴的边缘学科领域，有着蓬勃的生机，这一工程领域内的活塞生产则是一项非常传统的产业，生产率低下生产技术水平不高的现实迫切需要对其加以技术改造。本文就如何提高活塞生产领域的自动化水平，运用PLC技术在生产线上实现控制。论文首先分析了活塞打标行业的生产状况，比较了几种常用的控制策略的优缺点，确定具体的控制方案，接着分析并设计了系统的控制流程，再就设备级的控制进行深入的研究，在硬件和软件两个层面上的控制进行了设计，最后对于系统的可靠性进行了设计。针对钢坯生产线，运用PLC控制气动回路，再控制喷头进行定位活塞；在操作上选用步进电机来精确定位和调速。
关键词: PLC； 活塞浇注； 控制； 气动； 步进电机
Abstract：Industry automation technology develops very fast in recent years, as one of the three support technologies in industry automation, PLC is greatly welcomed with its very high reliability and anti-interence ability, and applied largely in the technology reformation process of all walks of industries.However, the single machine control usually can't carry out for the control of more complicated system because of the restriction of point.
The surface treatment engineering realm is paid close attention at present, as a new frontier subject realm it has booming source of vitality, however, in this engineering realm ,marking production is a very traditional industry, the reality of low production rate and low production technology level need urgently technology reformation. This paper analyses how to raise marking automation level of producing the realm, and use PLC technology to control in the production line. The thesis analyzed marking on the production condition of profession first, compared with the merit and shortcoming of a few control strategies in common use, gave concrete control project, analyzed and designed the structure of the controlling process, also carried on a thorough research for the control of equipments class, designed two levels’s control with production line of hardware and software, finally designed the credibility of the system. Face to the production line ,it uses PLC technology to control the pneumatic loop ,then it controls the marking head to mark on the exact location that we need and choose the stepping motor to find the exact location and change the speed .
Keywords: PLC; marking on the billet ; control,; pneumatic; stepping motor
1 绪论
1.1 项目研究的背景
在机械成品和半成品加工过程中，为了及时而准确地识别产品的零部件，往往需要在自己的产品上标以明显的标志或记号，因此标记打印加工是机械制造过程的重要工序之一。过去，大多靠手工在产品上建立各种字符、图形等。采用人工方式速度慢，图案单调，在复杂的环境下难以进行，不利于现代化操作流程。
随着计算机技术、自动控制技术、传动技术及CAD技术的发展，在成批、大量的现代化生产过程中，标记设备采用自动控制方式己成为主流。
传统的工业零部件标记打印，一般多是采用字模冲压、电化学腐蚀、电火花加工。这些方法，不仅效率低、不美观，而且防伪性差，很难达到同一规格，所以废品率极高，尤其难以适应现代化大生产的需要。一种较为先进的技术，在西方一些工业先进国家应运而生，随后在我国也得到发展应用。
技术，虽然较好地克服了传统工艺的许多缺点，但由于受到激光器本身寿命低与在环境恶劣的生产现场缺乏长期稳定性工作特点的制约;同时，由于有色金属对激光的吸收较差，打印深度浅，所以这一方法不能满足生产实际的需要，除特殊材料如金刚石、硬质合金或对打印深度无特别要求的场合外，未能得到普及推广。
为弥补上述方法之不足，适应现代化大批、大量生产发展的需要，出现了一种全新的工业标记打印工艺—气动标记打印工艺。从1988年之后，这工艺便在一些西方国家相继采用，特别是在汽车、摩托车行业得到迅速推广。像美、日、意、德、法等国的通用、福特、克莱斯勒、丰田、本田、菲亚特、奔驰、标致、雪铁龙、雅马哈等汽车、摩托车制造厂，均都大量采用。我国汽车、摩托车(集团)公司近年来也有了应用与发展。相比较而言，气动和电动相结合的方式由于结构简单，成本低，可控性好，速度快，特别适合于对标记速度有较严格要求的流水线作业场合，并能方便地控制标记内容的深度。
1.1.1 国外活塞浇注的发展
活塞浇注问世己有一个多世纪了，从当初单一的活塞浇注扩展到今天的包括活塞浇注、活塞浇注和特殊用途活塞浇注三大类、几百个品种。
生产活塞浇注历史最悠久的国家是美国，其次是英、德、法等欧洲工业化国家。五十年代起，日本开始大力研制和生产各类活塞浇注，并在许多方面都逐步接近或赶上了美国。现在国际市场上，活塞浇注80%被美国和德国占领，活塞浇注60%以上被日本占领，而特殊用途活塞浇注(主要是金属编号机)仍然由美国垄断。
七十年代中期以前，活塞浇注的质量主要体现在整体跳动的准确程度和号码打印的清晰度(即字面高度、字面倾斜、字脚高低的综合反映)上。进入七十年后期，随着印刷机械的不断更新换代，活塞浇注也随之发生重大变革，印刷机上普遍使用的平型印刷活塞浇注逐步被轮转印刷活塞浇注所取代，轮转活塞浇注的加工技术和使用性能都远远优于平型活塞浇注，从而提高了产品的档次。现在轮转活塞浇注己占印刷机市场的85%以上，而且还有上升的趋势。由于平型印刷活塞浇注在一些发展中国家仍有不小的市场，因此，美国、德国、意大利等国家在大力研制发展轮转活塞浇注的同时，还在积极改进平型活塞浇注，通过将活塞浇注的递加递减功能的复合，以及外观的深加工来提高产品的档次。平型活塞浇注的整体体积正在趋向小型化。
6 致谢
过半年的准备、学习和设计，本次毕业设计已经接近尾声，由于我的毕业设计没有任何模版或完整参考资料，作为一个本科生的我，由于知识的缺陷，经验的匮乏，难免有许多考虑不周全或者根本想不到的地方，如果没有王老师对我的指导和纠正，对每个环节都严格把关，我一个人想要完成这个设计是很困难的。
所以首先要感谢我的指导老师王广斌老师。王老师在异地进行学习，还经常回学校对我们进行检查和指导，纠正我们的设计错误，给我们提建议和鼓励我们。对我们来说老师的话比任何学习资料都宝贵，都更有价值。有时老师不能回学校，也会在网路上和我们对话，耐心回答我们的每一个问题。在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料弄懂工作原理，设计草案的确定和修改，原理图的绘制，程序的编制、调试等整个过程中，他承担了很大的工作量，并给我耐心的讲解指导，让我学到了很多书本上学不到的知识。他在技术上的执著、钻研和刻苦，令我非常敬佩，也将积极影响我今后的学习和工作，这里向我的老师致以最诚挚的谢意。
其次要感谢和我一起作毕业设计的同组的陈永久，陆长友，文碧闻，王中卿等同学，感谢他们在本次设计中和我互通信息，资源共享以及互相鼓励。使我克服了许多困难来完成此次毕业设计。
同时，在我进行毕业设计的整个过程中，得到了段凯老师和其他同学的帮助，感谢段老师提供了实验室，感谢其他同学对我的专业知识上的指导和帮助。
在这次毕业设计过程中，我第一次感受到了用自己的思维设计出成果时的喜悦和满足，也能更清楚的看到自己在专业知识学习上的不足和盲点。这毕竟是我跨出了实践的第一步，最重要的是培养了我对电子行业的兴趣，有了自己的职业方向，不再有太多的盲目性。在未来的日子里，我将更加努力的学习和工作，来报答曾经关心过我的领导、老师和朋友！
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