PLC在多工步组合机床控制系统中的应用开题报告.doc

湖南工学院毕业设计(论文)开题报告 题目PLC在多工步组合机床控制系统中的应用学生姓名 宋国伟 班级学号电气本1002班10401240228专业电气工程及其自动化一、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。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。表一4、 设计方法本课题PLC控制系统的设计分别是硬件和软件设计,所谓的硬件设计是指PLC外部设备的设计,而软件设计即是内部应用程序的设计。1 分析机床的功能要求,确定系统的硬件及软件根据机床的需要实现的功能控制，机床的各种动作及动作的时序、 动作的条件，PLC和其他设备的关系，选择PLC型号其PLC外部的一些电气设备、元件；设计软件选用三菱FX系列的GX Developer软件来进行设计。2 分析硬件功能确定其选型及其电路设计根据所确定的控制要求,计算控制系统的输入信号及输出信号的数量,然后对输入和输出信号进行分类统计,然后安排I/O口的分配,并且设计时对I/O口总体点数要求考虑留有一定的余量,进行PLC类型的选择以及扩展单元的选择。通过控制系统所需要的控制要求分配I/O口地址,并且画出加接口的线路,列写I/O口及继电器的地址分配表,以便进行梯形图的设计.然后绘制PLC外围硬件线路图,画出系统其他部分的电气线路图,包括主电路和未进入PLC的控制电路等,由PLC的I/O连接图和PLC外围的电气线路图组成系统的电气原理图,则系统的硬件电气线路已经确定。3 内部的应用程序设计根据系统的控制的要求,采用合适简单的设计方法来设计PLC的程序.程序要以满足系统要求和机床的功能为主线,逐一编写实现各控制功能和各子任务的程序.逐步完善系统指定的功能,然后对已经编写好的程序检测 故障诊断和显示。4 程序的模拟调试将程序导入软件中,然后在实验台上进行模拟调试,检测硬件的电路连接直到完成功能.并且在模拟软件中进行动态的模拟实验。5、 本课题设计计划安排 2014/1/42013/2/18 资料搜集 2014/2/192014/3/19 毕业实习、设计调研 2014/3/202014/3/30 总体方案确定、撰写开题报告 2014/3/312014/4/25 系统设计 2014/4/262014/5/2 系统调试 2014/5/32014/5/18 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。北京：化学工业出版社，2010.2 周美兰。PLC电气控制与组态设计。科学出版社，2009。3 王玉中.电气控制及PLC应用技术.郑州:河南科技技术出版社,20064 刘美俊。可编程控制器应用技术。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。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人民邮