论文总字数：21631字

摘 要

随着我国近几十年经济的高速发展，地产行业发展得越来越好，对石材的需求量也越来越大，而天然石材资源稀缺，不能满足逐渐增长的建材需求，所以出现了各种各样的人造石以解决建材不足的问题。在众多人造石产品中，晶英石是建筑行业最喜欢的能够代替天然石材的人造石。根据晶英石板的工艺流程，本文设计了一个完成晶英石模板清洗功能的晶英石模板清洗控制系统。

在本次设计，首先分析了晶英石模板控制系统的功能需求，完成了系统方案设计，然后选择了目前工业控制中主流的西门子PLC作为控制核心，最后完成了相应的硬件设计和PLC软件设计。其中控制器选用了西门子1214型CPU，结合传感器技术设计了晶英石模板清洗控制系统的信号检测，通过三相交流电机正反转控制模块即智能型交流固态继电器控制三相异步电机的正反转来实现设备的往复运动。

最后还进行了PLC程序的仿真，完成了系统需求的功能。

关键字：晶英石；西门子PLC；传感器技术；固态继电器

Abstract

With China's rapid economic development in recent decades, the real estate industry is developing better and better, and the demand for stone is also increasing. However, natural stone resources are scarce and cannot meet the increasing demand for building materials. Therefore, various kinds of artificial stones have emerged to solve the problem of insufficient building materials. Among many artificial stone products, crystal quartz stone is the most favorite artificial stone in the construction industry that can replace natural stone. According to the technological process of quartz stone slab, this paper designs a quartz stone template cleaning control system which can complete the functions of quartz stone mold separation and template cleaning.

In this design, we first analyzed the functional requirements of crystal stone template control system and completed the design of the system scheme. Then we chose Siemens PLC, the mainstream of industrial control, as the control core. Finally, we completed the corresponding hardware design and PLC software design. Among them, Siemens 1214 CPU is selected as the controller, and the signal detection of quartz crystal template cleaning control system is designed in combination with sensor technology. The reciprocating motion of the equipment is realized by controlling the forward and reverse rotation of the three-phase asynchronous motor through the forward and reverse rotation control module of the three-phase AC motor, namely the intelligent AC solid-state relay.

Finally, the PLC program is simulated to fulfill the system requirements.

Key Words: Crystal stone; Siemens PLC; Sensor technology; solid-state relay (SSR)

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题设计的目的及意义 1

1.2 课题相关技术国内外研究现状 1

1.2.1人造石生产工艺现状 1

1.2.2 PLC控制系统发展现状 2

1.3论文基本内容 3

第2章 晶英石模板清洗控制总体方案设计 4

2.1 系统需求分析 4

2.2 系统方案设计 4

2.2.1 晶英石模板抓模设计 5

2.2.2 晶英石模板清洗设计 6

2.2.3 晶英石模板翻面设计 6

2.2.4 晶英石模板下模设计 7

2.3 本章小结 8

第3章 晶英石模板清洗控制硬件设计 9

3.1 PLC控制器选型 9

3.1.1 CPU选型 9

3.1.2 扩展模块选型 9

3.2 关键器件选型 11

3.2.1 传感器 11

3.2.2 固态继电器 13

3.3 晶英石模板抓模硬件设计 14

3.4 晶英石模板清洗硬件设计 15

3.5 晶英石模板翻面硬件设计 16

3.6 晶英石模板下模硬件设计 17

3.7 供电系统设计 18

3.8 本章小结 19

第4章 晶英石模板清洗控制软件设计 20

4.1 PLC程序设计方法 20

4.2 晶英石模板抓模控制程序设计 20

4.3 晶英石模板清扫控制程序设计 22

4.4 晶英石模板翻面程序设计 22

4.5 晶英石模板下模控制程序设计 23

4.6本章小结 24

第5章 晶英石模板清洗控制软件实现与下载 25

5.1 抓模子程序 25

5.2 清扫子程序 28

5.3 翻板子程序 29

5.4 程序下载 30

第6章 总结 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1 课题设计的目的及意义

天然石材因其坚固耐用的特性和天然的装饰效果而广泛地应用在建筑物的室内外装饰。但是随着人们对天然石材的过度开采，其资源在逐渐地减少。另外由于天然石材存在着容易腐蚀、易污染、有一定的放射程度等问题，人们开始尝试研制成本低、性能良好，装饰效果能和天然石材一样的人造石。人造石是以天然石料（石英砂、石英粉）、硅砂等为主要材料，以水泥、其他胶凝剂、高分子聚合物或它们的混合物作为粘结材料制成的^[1]。人造石可分为树脂型人造石、无机型人造石、功能型人造石等，而无机型人造石又可以按使用的粘结材料的不同分为水泥基人造石和非水泥基人造石^[2]。本课题研究的控制系统就是应用于一种水泥基人造石的模板清洗控制，企业称这种水泥基人造石为晶英石。

水泥基晶英石以碎大理石和工业废渣等材料作为粗骨料，细骨料以沙为主，将粗细骨料以一定比例配比搅拌后，用水泥作为粘结材料将两者粘合在一起，然后在具有真空仓的浇铸车间填充模具成型，再完成蒸压养护，最后进行打磨抛光制成最终产品^[3]。随着人造石行业需求的增加，生产车间的效率对成本的把控越来越显著。在完成蒸压养护后需要对成型的模具进行拆分，拆分后需要对模板进行抓放以完成清洗，这个过程将直接影响整个晶英石板生产过程的效率。假设一套模具可以生产50m²的晶英石板，若以人工方式完成模板的抓放，以4人为一组，完成一套模板的抓放平均花费2小时，另外每生产一块晶英石板都需要对模具的正反面进行清洗，这将花费巨大的人力和时间，进而影响晶英石板的生产效率。另外，在人工抓模的过程中可能会损坏模板或晶英石板产品，这将会造成不必要的板材浪费。

本次设计研究的晶英石模板清洗控制系统，将会由机械自动完成模板的抓取，并对模板进行正反面涂油清扫，减少了劳动力的需求，有效保证清洗过程的效率并降低了抓模过程中损坏板材的可能。

1.2 课题相关技术国内外研究现状

1.2.1人造石生产工艺现状

人造石有着悠久而辉煌的历史，从18世纪开始，它与受古典启发的乡村住宅建筑的繁荣交织在一起。石头的仿制品比任何其他天然建筑材料都多。这种持续的仿制一直是出于经济、可用性和时尚的原因，尤其是在开采石材困难、耗时且使用成本高得令人难以忍受的应用中。在18世纪，著名的乡村别墅使用的是由主要制造商烧制的陶瓷人造石^[4]。

我国开始出现人造石生产企业是在20世纪80年代初，大范围兴起于90年代。经过几十年的改革创新，我国人造石生产在生产机械和制造技术上都已经十分成熟了。经过不断改进，目前人造石生产线已经发展到了第四代，即真空浇注生产线。该生产主要包括真空浇注机和运输系统，其中真空浇注机主要包括机架、料筒、螺旋挤压装置、真空系统、液体计量装置、清洗系统、气体控制系统和PLC控制系统组成^[5]。

请支付后下载全文，论文总字数：21631字