湖南工学院毕业设计(论文)开题报告
题 目 学生姓名 PLC在多工步组合机床控制系统中的应用 宋国伟 班级学号 电气本1002班 电气工程及其自动专业 10401240228 化 一、本课题的背景及意义 本次课题设计的功能是实现PLC在多工步组合机床控制，多工步机床对零件加工分为七步：钻孔，车平面钻深孔，车外圆及钻孔，粗绞双节孔及倒角，精绞双节孔和绞锥角。利用慢速电动机和快速电动机实现快慢速的进退，电子气阀实现快慢速电动机的转换。在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难。费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。将可编程控制器应用于多工步组合机床的电气控制系统设计，通过对多工步组合机床的控制系统的分析，设计好系统的主电路和控制电路， PLC的外部接线图，以及编写好控制程序的流程图和梯形图等，随着机床电气控制技术的不断发展和可编程控制器的广泛应用，可编程序控制技术以其灵活性好，可靠性高，通用性强，逐渐取代了传统继电器控制方式，PLC对组合机床的应用，无疑是当今工业控制的主要发展方向。 PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活，方便的优点而设计制造和发展的，这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：可靠性高，搞干扰能力强；通用性强，使用方便；采用模块化结构，使系统组合灵活方便；编程语言简单，易学，便于掌握；系统设计周期短；对生产工艺改变适应性强；安装简单，调试方便，维护工作量小。 二、国内外研究概况 工业电气控制技术是一种运用控制理论，食品仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、高度、管理和决策，达到增加产量，提高质量，降低消耗，确保安全等目的综合性技术，主要包括工业电气化软件，硬件和系统三大部分。 我国工业电气控制的发展道路，大多是引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制电气化技术，产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业电气控制技术正在向智能化，网络化和集成化方向发展。 从20世纪60年代开始，西方国家就依照技术（及新设备，新工艺以及计算机应用）开始对传统工业进行改造，使工业的得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈，促使企业必须加快及完善服务体系体系、就是企业T.Q.C.S，是企业实现“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便做出正确的决策”。即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金，是一种高投资、高效率同时是高风险的发展模式，很难为大多数中小企业所采用。 工业机床的控制在工业生产自动化控制中占有重要的位置。该多工步机床是采用采用PLC控制，液压机械传动的机床设备。PLC系统设计任务分为硬件和软件设计两部分。一般的PLC控制系统有信号输入组件，输出执行器件，显示器件和PLC构成。因此，此PLC控制系统的硬件设计就是PLC和上述器件的选取和连可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和查错都很容易。用户买到所需要的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践，而且用户程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代有大量中间继电器、时间继电器、继数继电器等组成的继电-接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等各行各业都得到广泛的应用。接着，再通过软件的编制，最终实现除装卸工件以外的其余自动循环过程。 采用PLC技术改造的多工步机床和自动控制系统完全符合多工步机床自动的生产特点，能够满足多工步机床自动控制的各种要求，从而提高了多工步机床的加工水平。 三、设计与研究内容 本课题的设计研究主要包含多工步组合机床对工件进行钻孔、扩孔、攻螺纹、切削等工序加工，能实现比较复杂的加工工艺。组合机床的加工过程由7把刀具分别按7个工步要求，依次进行切削，各加工工步的动作循环图如表1所示。加工时，工件由主轴上的卡盘夹紧，并由主轴电动机M1驱动作旋转运动，大拖板载着六角回转工位台作横向进给运动，其进给速度由快进电动机M21和慢进电动机M22控制，可实现快进和工进。小拖板载着工位台作纵向气动进给运动，其运动由单线圈两位置电磁阀控制。当电磁阀线圈得电时，工位台纵向进给；失电时，工位台纵向后退。在7个工步中，除了工步2由小拖板纵向运动切削外，其余6工步均由大拖板进行横向运动切削，这6个工步每完成一个工步，六角工位台由电动机M3驱动转过一个工位，进行下一工步的工作。 表一 四、设计方法 PLC实验方法有两种一种是用PLC实验装置进行实验和应用程序的模拟,另一种是用普通PLC外加若干导线进行简易的开发和实验。PLC实验装置具有直观使用方便的优点通常配有各种工业控制模板可以形象地模拟工业现场控制尤其是导线的插拔连接形式适用于教学的重复使用。若无PLC实验装置也可直接使用PLC配以外部连接导线给出必要的输入信号进行实验并且可以利用PLC自身的输出指示观察PLC运行结果。本章以PLC实验装置的应用为主研究PLC在多工步机床控制系统应用的实验方法。 五、 本课题设计计划安排 2014/1/4～2013/2/18 资料搜集 2014/2/19～2014/3/19 毕业实习、设计调研 2014/3/20～2014/3/30 总体方案确定、撰写开题报告 2014/3/31～2014/4/25 系统设计 2014/4/26～2014/5/2 系统调试 2014/5/3～2014/5/18 撰写设计说明书 2014/5/19 总结、准备设计答辩 六、 参考文献 [1] 史国生，鞠勇。电气控制与可编程控制器技术实训教程［Ｍ］。北京：化学工业出版社，2010. [2] 张培志。电气控制与可编程控制器［Ｍ］。北京：化学工业出版社，2009。 [3] 史宜巧，孙业明，景绍学。PLC技术及应用项目教程［Ｍ］。北京：机械工业出版社，2009。 [4] 刘美俊。可编程控制器应用技术［Ｍ］。福建：福建科学技术出版社，2006。 [5] 郁汉琪。电气控制与可编程控制器应用技术［Ｍ］。南京：东南大学出版社，2003。 [6]高钦和．可编程控制器应用技术与设计［Ｍ］．人民邮电出版社，2004。 [7]王兆义．可编程序控制器教程［Ｍ］．机械工业出版社，2004。7 [8]史国生。电气控制与可编程序控制器技术［Ｍ］。化学工业出版社，2004。 [9]胡学林。可编程序控制器教程（基础篇）［Ｍ］。电子工业出版社，2003。 [10]张桂香。电气控制与PLC应用［Ｍ］。化学工业出版社，2003。 指导教师(签名)： 年 月 日 指导教师批阅意见