1、常州工学院（成人教育）毕 业 设 计（论文）题 目 橡胶轮胎自动生产系统设计 副标题 性 质： 毕业设计 毕业论文学生姓名 年 级 教 学 点 专 业 指导教师 评定成绩 优 良 中 及格 不及格摘 要橡胶轮胎自动生产系统只要适用于个轮胎制造公司，该生产系统产用 PLC 控制，完成轮胎的装胎、硫化、定型和卸胎整个过程，在此设计中主要讲述了装胎的过程。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成 1.动力装置2.执行装置 3.控制调节装置 4.辅助装置
2、 5.工作介质 PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置，其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性强、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流。关键词: PLC ；橡胶轮胎 ； 液压传动橡胶轮胎自动生产系统设计目 录第一章 绪论 .1第二章 PLC 的基础知识 .22.1 PLC 的定义 .22.2 PLC 的特点 .22.3 PLC 的工作原理 .32.3.1 循环扫描 .32.
3、4 PLC 的构成 .42.5 三菱介绍 .52.5.1 三菱简介 .52.5.2 编程简介 .52.5.3 应用指令中有多个可使用的简单指令 .52.5.4 扩展模块或特殊功能模块 .62.5.5 外部机器通讯简单化 .62.6 PLC 未来展望 .6第三章 轮胎自动生产系统概述 .73.1 轮胎定型硫化机的技术进步主要表现在以下几方面 .83.2 轮胎定型硫化机的最新发展动向包括： .93.2.1 轮胎定型硫化机与轮胎成型机组成一体 .93.2.2 全电动 .9第四章 设计内容 .114.1 工作要求 .114.1.1 半自动 .114.1.2 全自动 .114.2 输入输出地址表： .1
4、24.3 硬件接线图 .134.4 工作流程图 .144.5 状态流程图 .16结束语 .18致 谢 .21参考文献 .22附录 .23橡胶轮胎自动生产系统设计第 1 页 共 23 页第一章 绪论轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。以美国、日本、前苏联和法国等一些轮胎公司率先开发的新的硫化工艺，利用惰性气体或氮气作硫化介质，氮气硫化与热水硫化比较，具有节省大量能源、提高轮胎质
5、量、延长胶囊寿命、提高生产效率、降低废品率、操作安全以及保护环境等优点。目前，先进国家已基本上使用氮气作硫化介质，我国应尽快开发，尽早应用。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置，其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性强、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流。橡胶轮胎的自动生产系统采用了 PLC 控制，完成轮胎的装胎、硫化、 定型、卸胎整个工艺过程，该系统可采用半自动和全自
6、动操作。具有良好的准确性与重复性。对于需调整硫化工艺周期极为方便。机械手采用水缸驱动，带动轮胎上升或下降及转进转出，抓胎对中心准确，不存在突然下落的不安全因素。因此系统自动化性能稳定，使用安全可靠。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成(1)动力装置(2)执行装置(3)控制调节装置(4)辅助装置(5)工作介质。橡胶轮胎自动生产系统设计第 2 页 共 23 页第二章 PLC 的基础知识2.1 PLC 的定义 可编程逻辑控制器（Programmab
7、le Logic Controller）简称 PLC。可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向拥护的指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。2.2 PLC 的特点 （1）在 I/O 环节，PLC 采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用 EPROM 存储，一般 PLC 的平均无故障工作时间可达几万小时以上。 （2）控制功能强
8、。PLC 采用的 CPU 一般是具有较强位处理功能的为处理机，为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能，可以采用双 CPU 的运行方式，使其功能得到极大的增强。 （3）编程方便易学。第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器控制图非常相似，理解方式也相同，非常适合现场人员学习。 （4）使用于恶劣的工作环境。采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。 （5）与外部设备连接方便。采用统一接线方式的可坼装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电器规格。 （6）体积小、重量轻、功耗底。 （7）性价比高。 （8）模块化结构，扩展能力强。根据现场的需要进
9、行不同功能的扩展和组装，一种型号的 PLC 可用于控制从几个 I/O 点到几百个 I/O 点的控制系统。 （9）维修方便，功能更灵活。程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。橡胶轮胎自动生产系统设计第 3 页 共 23 页2.3 PLC 的工作原理2.3.1 循环扫描PLC 采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括 5 个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、执行用户程序、输出处理，其工作过程如图 2.1 所示。图中PLC 方式开关置于 RUN(运行)时，执行所有阶段；当方式开关置于 STOP(停止)时，不执行后 3 个阶段，此时可进行通信处理，如对 PLC 联机或
10、离线编程。PLC 的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图所示。PLC 执行的 5 个阶段，称为一个扫描周期，PLC 完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始。简而言之，PLC 是采用周期循环扫描、集中输入与输出的工作方式。这种工作方法的显著特点是：可靠性高、抗干扰能力强，但响应滞后、速度较慢。也就是说 PLC 以降低速度求得高可靠性。图 2.1 工作原理开始内部处理通信处理Run 方式输入扫描执行用户程序输出处理橡胶轮胎自动生产系统设计第 4 页 共 23 页2.4 PLC 的构成从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O
11、板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。2.4.1 CPU 的构成 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU
12、 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC 不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规
13、模。2.4.2 I/O 模块PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI） ，开关量输出（DO） ，模拟量输入（AI） ，模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或 1 和 0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的 I/O 分类如下：开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4
14、-20mA,0-20mA） 、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。2.4.3 电源模块PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或 110VAC） ，直流电源（常用的为24VAC） 。2.4.4 底板或机架橡胶轮胎自动生
15、产系统设计第 5 页 共 23 页大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2.5 三菱介绍 2.5.1 三菱简介FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先进的系列。其面板结构如图 2.2 所示，由于 FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟
16、 I/O，高速计数器。定位控制达到 16 轴，脉冲串输出或为 J 和 K 型热电偶或 Pt 传感器开发了温度模块。对每一个 FX2n 主单元可配置总计达8 个特殊功能模块。网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，ProfibusDp 和 DeviceNet 或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。时钟功能和小时表功能在所有的 FX2NPLC 中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。2.5.2 应用指令中有多个可使用的简单指令 高速处理指令：输入过滤器常数可变，中断输入处理，直接输入等。 便利指令：数字开关的数据读
17、取，16 位数据的读取矩阵输入的读取，7 段显示器输出等。数据处理：数据检索，数据排列，三角子函数运算，平方根，浮点小数运算等。特殊用途：脉冲输出(20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V)脉宽调制，PID 控制指令等。外部设备相互通： 串行数据传送，ACCII code 印刷，HEXASCII 变换，校验码等时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法，读出、写入等。适用于多种特殊用途，还可应用在模拟控制、定位控制等特殊用途。图 2.2 三菱 FX 系列示意图橡胶轮胎自动生产系统设计第 6 页 共 23 页2.5.3 扩展模块或特殊功能模块模拟输入输出：FX2N4AD 模拟输入(4CH)
18、 FX2N4DA 模拟输出(4CH) FX2N4ADPT PT100 温度感应器用(4CH) FX2NAADTC 电热偶温度感应器用(4CH) FXON3A 模拟输入出模块(2CH 入，1CH 出) 高速脉冲输入 FX2N1HC 高速计数器(2 相 50KHZ) 定位 FX2N1PG 脉冲输出(1 轴 100KPPS) RS232C 机器通讯 FX2N232IF RS232 通讯用(1CH) 2.5.4 外部机器通讯简单化 通过安装机能扩充板，可将与外部设备通讯端口置 1 个通道。 一台 FX2N 主机可安装一个机能扩充板。RS232C 通信用 FX2N232BD 可以同各种 RS232 接口
19、内置设备进行通讯，可 以和个人电脑连接。RS485 通信用 FX2N485BD可以同个人电脑等计算机连接，可以再同 1 台基本单元并连连接，可以在 FXON，FX2N 间作简易 PLC 间进行连接。RS422 通信用 FX2N422BD可以同编程工具，DU，GOT 等连接机能扩充板。在上述通讯功能之外，还备有多种电位器适配器FX2N8AVBD 模拟计时器(8 点内置)FXON 用适配器连接 FX2NCNVBD 用于连接 FXON 系列用的适配器板。 FXON232ADP(RS232C 通讯用) FXON485ADP(计算机连接，并连简易 PLC 间连接) 在使用 FX2N485BD 及 FXON485ADP 的 FX2N 系列间，可作简易 PLC 通信连接。 可以共用 FX 系列的外部设备： 便携式简易编程器 FX10PE、FX20PE 需使用 FX20PCAB0 作连接线个人电脑软.
