组合钻床自动监控系统设计开题报告

天津理工大学中环信息学院 本科毕业设计开题报告 届： 2013 系别：自动化工程系 专业：电气工程及其自动化 毕业设计 题目 组合钻床自动监控系统设计 学生 姓名 学号 指导 教师 职称 （报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤以及参考文献资料等， 不少于 800 字） 一、课题的意义 组合钻床自动监控系统是一种多功能高效钻孔加工机床，可以大幅度提高零件加工的自动化水平，提高生产效率，减小工 作强度，保证产品质量。各种机器、仪器等技术设备需要大量的零部件，零件的形状、尺寸和表面粗糙度，对设备的性能起决定作用。工件往往需要在机床上经过几十道加工工序才能完成，组合钻床自动监控系统就可以简化加工工序，满足这些要求。 二、国内外发展状况 在我国，组合钻床的研究和发展具有相当的基础，应用也已经深入到很多行业，是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合钻床及其自动化控制是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套的工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用 ，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合钻床主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的带孔工件等，完成钻孔、扩孔、铰孔和加工凹面等。组合钻床的分类繁多，有大型组合钻床和小型组合钻床，有单面、双面、三面、卧式、立体式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合钻床等。随着技术的不断进步，组合钻床的自动化控制和组态监控越来越受到人们的关注，它主要是应用可编程控制器（ PLC），并配以组态监控软件，对加工所用的机械臂进行任意的工作循环控制和工作状态的监控，并能 灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合钻床在产品的加工，数控等方面中所占的比例也越来越大。 由于组合钻床是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合钻床总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合钻床几乎都从国外进口。但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、多品种、短周期、数控组合钻床正冲击着传统的组合钻床行业，因此组合钻床装备的发展思路必须是以提高组合钻床加 工精度、工作可靠性和技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合钻床产品自动化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。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，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。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 后我国组合床钻技术装备的发展方向。 三、课题研究内容 组合钻床自动监控系统 是 组合机床的重要系统，其 提高 了 自动化水平 ， 可以大大减轻劳动强度 ， 提高生产效率 ，使工作环境更加安全可靠。由于 PLC 控制系统具有结构简单、编程方便、调试周期短、可靠性高、抗干扰能力强、故障率低、对工作环境要求低等一系列优点，所以选择 PLC 作为系统的控制器。应用 组态软件 完成参数检测，实现了对组合钻床自动监控系统的数据测控、数据纪录、远程监视，适应了工艺操作需求。本课题研究的内容主要包括：熟悉课题内容、熟练掌握 PLC 和组态控制软件、组合钻床自动监控系统的硬件设计、 PLC 控制程序设计、组态监控程序设计、实验或仿真等。 四、研究方法和研究手段 先调研课题，了解控制要求，确定控制方案；熟悉课题涉及的知识；进行理论设计；实验室调试或模拟仿真；确定系统的硬件结构、控制程序和监控程序；最后完成毕业设计说明书。 为 组合钻床自动监控系统 ，采 用 S7-200 PLC 完成 功能控制 、 “ 组态王 ” 软件开发主操作站的监控功能，从而实现了对 组合钻床自动监控系统 的数据测控、数据纪录、画面监控 ， 适应 了 自动监控要求。 五、研究步骤 1查阅参考文献，熟悉控制要求，确定控制方案； 2 根据工艺要求进行系统的硬件电路设计； 3系统的 PLC 控制程序设计； 4系统的组态软件监控程序设计； 5系统的模拟仿真； 6完成毕业设计说明书。 六、参考文献 1 王永华现代电气控制及 PLC 应用技术北京：北京航空航天大学出版社， 2008.2 2 于庆广可编程控制器原理及系统设计北京：清华大学出版社， 2004.4 3 王永华现代电气控制及 PLC 技术北京：北京航空航天大学出版社， 2008.1 4 谢克明自动控制原理北京：电子工业出版社， 2004.7 5 廖兆荣机床 电气自动控制北京：北京工业出版社， 2003.6 6 胡学林可编程序控制器教程北京：电子工业出版社， 2003.1 7 殷洪义可编程序控制器选择、设计与维护北京：机械工业出版社， 2002.11 8 李俊秀可编程序控制器应用技术实训指导北京：化学工业出版社， 2002.1 9 何衍庆可编程序控制器原理及应用技巧北京：化学工业出版社， 2003.4 10 胡学林电气控制与 PLC北京：清华大学出版， 2005.4 11 陈宇可编程序控制器基础及编程技巧广州：华南理工大学出版 社， 2001.5 12 弭洪涛可编程序控制器原理及应用北京：中国水利水电出版社， 1999.7 13 刘金琪机床电器自动控制哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 ,2003.2 14 张燕宾变频器调速技术北京：机械工业出版社， 2003.3 15 张燕宾变频器应用教程北京：机械工业出版社， 2011.12 指导教师意见（