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摘 要

喷射成型技术是通过将金属或合金熔体被高压的惰性气体雾化成细小熔滴，因为有高速气流的冲击冷却下，所以能在凝固前形成材料。喷射沉积技术与传统工艺相比工艺简单，生产周期较短，效率高因此具有较好的经济效益，在技术上，能获得晶粒较小，组织均匀的材料。

本文主要研究某管状铝制品喷射成型设备的集成系统控制。首先分析了该设备的四大主运动，包括基地往复和旋转，以及喷枪的上下移动和加料包的旋转。其次根据每个运动环节的特点选择了合适的电机，主要有变频电机、伺服电机和步进电机。最后基于S7-300 PLC技术完成了整个控制系统的软硬件设计，并试着完成了组态界面，实现实时监控。

关键词：集成系统控制；变频电机；伺服电机；PLC；组态界面

ABSTRACT

Injection molding technology is the process of forming a blank piece before solidification by atomizing a metal or alloy melt into a fine droplet, which is cooled by a high speed airflow. Spray deposition technique compared with the traditional process is simple, short production cycle, high efficiency, therefore has good economic benefit, in technology, can obtain small grains, homogeneous material.

This paper mainly studies the integrated system control of the injection molding equipment of a tubular aluminum product. Firstly, the four main movements of the equipment are analyzed, including the reciprocating and rotation of the base, the fluctuation of the nozzle and the rotation of the feeding package. Secondly, according to the characteristics of each kinematic link, the suitable motor is selected, with the main variable frequency motor, servo motor and stepping motor. Finally, the software and hardware design of the whole control system was completed based on s7-300 PLC technology, and the configuration interface was tried to realize real-time monitoring.

Keywords: control of integrated system ; stepper motor ;servo motor ;PLC ;configuration interface

目录

摘要 II

ABSTRACT III

目录 IV

第1章 绪论 1

1.1 高温冶金 1

1.2 喷射成型技术 1

1.3 喷射成型机 1

1.4 金属粉末喷射成形 1

1.5本课题的任务与意义 2

第2章 设备运动分析及组成 3

2.1 管状喷射成型设备结构 3

2.1.1 产品规格 3

2.1.2 设备工作过程 3

2.1.3工艺过程的关键参数及控制要求 4

2.1.4集成控制要求 4

2.2 几大运动的电机选择 5

2.2.1 基地的圆周运动 5

2.2.2基地的往复运动 5

2.3雾化器升降 5

2.3.1 SFZW800雾化器升降运动原理 5

2.3.2 雾化器升降运动的PID控制 6

2.4 检测技术 7

2.4.1传感器简介 7

2.4.2传感器的接线方式 7

3.1控制器选择 9

3.2 S7-300 系统硬件模块 9

3.3 硬件详细介绍 9

3.3.1信号处理模块 9

3.3.2接口模块 10

3.3.3功能模块 11

3.3.4 CPU 中央处理器 11

3.3机架 12

3.4 系统中变频电机控制 12

第4章 控制程序设计 15

4.1 控制系统结构图 15

4.2 控制流程图 16

4.4主程序设计（主要程序见附件） 20

4.5 交流电机控制 22

4.6 伺服电机的控制 23

第5章 组态界面建立 24

5.1组态软件 24

5.2界面建立 24

第6章 总结与展望 26

致谢 27

参考文献 29

第1章 绪论

1.1 高温冶金

粉末冶金有两种，分别是弥散强化与沉淀强化型，弥散强化型是用惰性氧化物来外加氧化的，它的各方面性能都非常稳定，但是不能通过普通熔炼方法生产，只能用粉末冶金。

随着现代喷气推进技术的发展，用传统的加工工艺制备高合金化的高温合金存在一些问题，如：铸锭偏析严重、加工性能差、成形困难等问题。不能满足人们对于性能的需要，所以人们对高温合金工作温度及性能的需求越来越高。粉末冶金加工处理的产品性能良好，而且极为稳定，在成本控制上，随着效率的提高，而大大的降低，但是粉末冶金技术也有缺陷，那就是污染较为严重，金属粉末易于氧化而且加工要求比较严格。

1.2 喷射成型技术

喷射沉积是金属喷射流在基底上冷却后形成积淀，在经过加工之后得到所需材料，这种方法因为在材料的制取过程中同时实现了金属的雾化和凝固从而减少了工序。

因为这种方法能够生产出细小晶粒而且性能非常好的材料而得以重视和发展，并且它能降低成本而得以广泛应用。喷射沉积技术是冶金材料制造的一次革新，并且适用性很强。

在大规模生产过程中，喷射沉积对于工艺流程和控制有着非常高的要求，因为在此过程中受很多参数的影响，而且这些参数之间互相制约。保证产品材料组织的均匀性和产品性能的稳定性是重要保证，因此需要优化工艺并且提高系统的自动化水平；为了操作人员操作便利，需要建立工艺参数专家库；为了生产出不同性能的产品，需要实时控制和调整参数。终上所述，需要高精度的控制设备，保证工艺流程的精度和安全。

1.3 喷射成型机

喷射成型机由切割器，油泵，支架等设备组成，成型机在工作过程中，通过改变辅助剂泵柱塞在摇臀上的位置，即可准确调控树脂和辅助剂间的流量配比。通过调节喷嘴的压力和直径可以控制喷涂面的宽度。压力越小，喷涂面越窄，压力越大则喷涂面越宽。但是压力调节不能过大因为树脂会飞溅。考虑到压缩空气中可能会有水分所以需要加水分离器。

喷枪可以分为下面几类：

1. 外部混合型。使用时不需要溶剂进行冲洗，但是每次喷射结束后将喷枪的前端清洗关键。
2. 无空气外部混合型。固化剂由压力罐输送到喷枪，在足够的压力下使得固化剂雾化不需要空气辅助，清洗方式同上。
3. 空气辅助内部混合型。需要用溶剂清洗内部混合腔。
4. 已混合型（无空气）。喷枪在使用后不需要用溶剂清洗。

1.4 金属粉末喷射成形

1）工作原理

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