指导文件5：安阳工学院电子信息与电气工程学院毕业设计(论文)开题报告格式.doc

指导文件5：毕业设计（论文）开题报告 电子信息与电气工程 学院 20 14届 题 目 立式单面粗铣顶面组合机床控制系统设计 课题类型 设计类 课题来源 企、事业单位委托 学生姓名 陈冠南 学 号 201002010026 专 业 自动化 年级班 10-1 指导教师 赵艳春 职 称 填写日期： 年 月 日 一、 本课题研究的主要内容、目的和意义 1.课题研究的主要内容 该机床采用PLC控制，被加工零件为汽车发动机缸体，加工内容为： 铣 顶面。然后对控制系统的电气原理进行设计，包括电源部分，控制部分， 执行部分以及保护部分。 2. 研究的目的及意义 普通机床是应用非常广泛的金属切削工具，目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍然大量使用。由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在以下缺点：触点容易被电弧烧坏二导致接触不良；机械方式实现的触点控制反应速度慢；控制功能被固定在线路中，功能单一，灵活性差等缺点。因而总成这些企业生产效率低下，效益差，反过来这些企业有没有足够的资金购买新的数控机床。相比之下，由于可编程控制器具有以下优点：通用性、适应性强；完善的故障自诊能力而且维修方便；可靠性高及韧性强等优点，且小型的PLC价格目前也很便宜，因此在普通车床的控制电路改造中发挥了重要的作用。因此，对普通车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高产品的质量与产量尤为关键。二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。 可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。 三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证 本课题主要研究对象为立式单面粗铣顶面组合机床的控制系统设计，主要是介绍其总体规划与设计的一般步骤和方法，其中包括组合机床的工艺流程、选择输入输出设备、PLC的型号选择、应用系统设计、PLC端子分配、PLC控制的程序设计以及控制梯形图的绘制。1. 将定位过程划分为脉冲当量不同的两个阶段 要获得高的定位速度，同时又要保证定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。这两个阶段均采用相同频率的脉冲控制步进电机，但采用不同的脉冲当量。粗定位阶段：由于在点位过程中，刀具不切削工件，因此在这一阶段，可采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。例如步进电机控制脉冲频率为20HZ，脉冲当量为0.1mm/步，定位距离为120mm，则走完全程所需时间为1分钟，这样为速度显然已能满足要求。精定位阶段：当使用较大的脉冲当量使刀具或工作台快速移动至接近定位点时，(即完成粗定位阶段)，为了保证定位精度，再换用较小的脉冲当量进入精定位阶段，让刀具或工作台慢慢趋近于定位点，例如取脉冲当量为0.01mm/步。尽管脉冲当量变小，但由于精定位行程很短(可定为全行程的五十分之一左右)，因此并不会影响到定位速度。为了实现上述目的，在机械方面，应采用两套变速机构。在粗定位阶段，由步进电机直接驱动刀具或工作台传动，在精定位阶段，则采用降速传动。这两套变速机构使用哪一套，由电磁离合器控制。2. 应用功能指令实现BCD码拨盘数据输入 目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。如果说基本逻辑指令是对继电器控制原理的一种抽象提高的话，那么功能指令就象是对汇编语言的一种抽象提高。BCD码数据拨盘是计算机控制系统中常用到的十进制拨盘数据输入装置。拨盘共有09+个位置，每一位置都有相应的数字指示。一个拨盘可代表一位十进制数据，若需输入多位数据，可以用多片BCD码拨盘并联使用。选用BCD码拨盘装置应用于PLC控制的系统，这样无需再设计数码输入显示电路，有效地节省了PLC的输入点，简化了硬件电路，并利用先进的功能指令实现数据的存储和传输，因此能极方便地实现数据的在线输入或修改(如计数器设定值的修改等)，若配合简单的硬件译码电路，就可显示有关参数的动态变化(如电机步数的递减变化等)。为避免在系统运行中拨动拨盘可能给系统造成的波动，最好设置一输入键，当确认各片拨盘都拨到位后再按该键，这时数据才被PLC读入并处理。3. “软件编码、硬件解码”为满足压缩输出点这一前提条件，采用“软件编码、硬件解码”的方法设计PLC的数码输出显示电路。例如，对于9种及其以下的故障状态显示，可采用8-4软件编码，4-8硬件解码，使显示故障的输出点压缩为4个，硬件电路包含74LS04、74LS48、共阴数码管等器件。4. PLC外部元件故障的自动检测 由于PLC具有极高的可靠性，因此PLC控制系统中绝大部分的故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或行程开关触点的熔焊及氧化就分别对应着短路故障及开路故障。系统一旦自动检测到元件故障，应不仅具有声光报警功能，而且能立即显示故障代码，以便用户据此迅速判断出故障原因。四、预期结果（或预计成果） PLC硬件和软件设计全部成功完成，联机调试一切正常。结合实际情况，组合机床能够自动运作，PLC能够完成相关动作的控制任务。组态王人机界面的模拟显示生动形象，能够很准确的反应实际控制情况，让操作人员一目了然，操作方便。五、研究进度安排第1周- 第2周：收集资料，相关调研，确定论文方案，写开题报告。第2周 - 第3周：查阅资料，实习参观，初步设计。第4周- 第10周：整理并撰写论文。第11周 - 第15周：修改论文，准备毕业答辩。六、主要参考文献1 魏伟 PLC控制技术与应用 中国轻工业出版社2 张凤珊 电气控制及可编程控制器 中国轻工业出版社3 宋世光 机床电气自动控制 哈尔滨工业大学出版社4 王宇 PLC电气控制与组态设计 电子工业出版社5 刘艳梅 三菱PLC基础与系统设计 机械工业出版社6 祝红芳 PLC及其在数控机床中的应用 人民邮电出版社7 阮友德 PLC、变频器、触摸屏综合应用实