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基于 plc 火焰 自动 切割 系统 设计 机械 毕业设计 全套 资料 已经 通过 答辩

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内容简介：

开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本文通过对铸坯火焰切割机的系统结构进行整体论述，将PLC控制技术应用于连铸火焰切割机，以解决连铸生产线上铸坯的定尺精度，切割质量等关键技术进行了分析研究。该系统的主要特点是，定尺测量系统工作可靠，切割机与铸坯同步运行平稳、可靠、无滞后现象，快速返回原点定位误差不大，提高铸坯生产线的产能，应用了可编程控制器为控制单元的新型火焰切割机控制系统。本课题选用的可编程控制器是西门子S7-200，并且对软硬件进行了详细设计。其中PLC是火焰切割机的控制单元，操作人员的所有操作指令都是通过它向控制系统发送。该设计选用火焰切割机，在引进产品的基础上，结合新的工艺要求设计研制的新一代基于计算机技术，集PLC和自动控制原理为一体的机电一体化产品：铸坯火焰自动切割系统。关键词 可编程控制器 连铸火焰切割机 定尺系统1 项目的研究意义 随着科学技术的不断发展，连铸技术在钢铁厂中广泛应用，生产效益显著提高。传统的连铸坯切割工艺通常采用液压剪或机械剪切机。使用剪机进行连铸坯一次性设备投资大，使用成本高，特别是设备故障率高，维护维修费用明显很大，同时又影响生产。此外，利用剪切机切断的钢坯面易产生变形，这对钢坯的二次加工来说，明显不利。部分用户将变形的钢坯断面利用火焰切割处理1。火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之处。以前火焰切割自动控制系统是采用信号传感器进行控制的接触式自动切割，系统原理在理论上简单可行，但由于切割环境温度过高，使得在该系统中起主要作用的信号传感器故障率极高，定尺精度不高，影响了切割系统的正常运行。系统主要缺点：信号传感器高温区故障多，操作维护极不方便；电缆故障率高，设备维护成本高；操作工人劳动强度大。此外由于火焰切割的热影响区面积大，热变形比较大，为了保证切割准确有效，操作人员需要具备高超的技术才能在切割过程中及时避免金属板的热变形。过去钢坯切割燃气消耗多、切割割缝大、切割断面粗糙、氧气压力高、工厂粉尘多、噪音大、环境污染严重、割炬损坏多、工人劳动强度大等弊端。因此，为减轻工人劳动强度，减少备件损失，提高系统可靠性，需要对该系统进行相应的改造。图1所示为连铸坯系统工作图2，10：图1 连铸坯系统工作图2 国内外的发展现状 我国的切割技术长期处于落后状态，但近30年来却有了飞速的发展。各有关单位包括生产切割装备的企业在内，先后研制和开发了各种半自动和全自动切割设备。国外一些知名切割机具制造企业，如德国伊萨、梅塞尔、美国捷锐、日本田中及小池酸素等公司，也先后来到中国投资建厂。各企业广泛使用各种半自动和全自动切割机进行各种直线、曲线及成形切割，收到了较好的经济效益，把切割技术推向了崭新的阶段4。 连铸坯的切割采用火焰切割代替机械剪切方法已经成为发展趋势。对于有自产焦炉煤气的钢铁企业，采用焦炉煤气用于连铸坯切割使用成本较低。不具备焦炉煤气，或焦炉煤气压力偏低，气体纯度不够的企业，大多采用乙炔或丙烷（烯）等燃气用于连铸坯切割。氧乙炔火焰温度高，热值大，但气制作及其使用成本高，同时存在使用不安全，污染等问题5，6。气割技术算是一项比较早的技术，未来连铸方坯、板坯切割工艺中的发展方向，主要向节能、高效、环保、减排、低碳的连铸方坯、板坯、高温自动点火循环水快速切割新工艺、新技术上取得突破。其主要用于炼钢厂连铸机上，它把拉坯速度转化为控制切割时间，钢坯定尺准确，可靠性高，节约能源，经济效益好79。3 设计方案3.1 系统总体目标、设计内容 连祷方坯火焰切割机是炼钢行业方坯连铸生产线上的配套设备，用于将连续的热铸坯切割成规定尺寸的坯段。由于连铸火焰切割机要求在高温下作长时间不间断运行，所以要求其具有极高的可靠性和良好的可维护性。故本次设计中，在消化引进设备和归纳总结国内同类产品的基础上，结合一些生产数控切割机的经验，针对连铸方坯切割的特点设计连铸方坯火焰切割机，并实现了如下整体技术指标10，11： （1）先进的工艺：切割中火焰集中，切割速度快；切割断面光洁，上缘不塌边，下缘挂渣少，成材率高；可实现自动化，切割与连铸拉速相匹配，无滞后现象。 （2）快速返回原点定位误差较小，返回速度较快。 （3）运动平稳、切割速度保持不变。 （4）定尺测量系统工作可靠，综合定尺精度较高。 （5）节省钢材，割缝宽度较小，割缝平齐无塌边现象。（6）性能安全，切割中自动断火与点火，不回火、不爆鸣。 （7）不影响生产，切割中可随时轻松更换割枪，割嘴，确保生产正常进行。 铸坯火焰切割自动控制系统的硬件设计，包括12：（1）传感器及低压元器件选择 （2）PLC 的I/O点数确定及分配（3）PLC及变频器的选择（4）PLC外部接线图设计（5）电控系统电气原理图设计铸坯火焰切割自动控制系统的软件设计，包括13：（1）控制图流程图设计（2）控制程序设计3.2 设计方法及手段通过图书馆查阅有关书籍期刊文献资料，了解并熟悉连铸机生产工艺，了解国内外连铸坯自动切割的发展现状及发展前景，对课题的研究提供新的启发，开阔设计思路14。学习机电传动及控制和西门子PLC原理，结构设计理念，结合设计资料，手册进行计算分析，完成铸坯火焰切割自动控制系统的硬件设计及软件设计15。3.3 预期达到的目标（1）能够实现同步切割。（2）操作简便，降低故障率，从而减少了工人的劳动强度，减小了维护量。（3）在自动状态下,火焰切割设备能够按定尺标准自动完成对铸坯的切割。（4）能够在手动状态下,完成对非定尺铸坯以及事故坯的切割。（5）系统运行稳定可靠，提高了测长准确度，稳定性，并通过称重补偿提高了成材率，并且具有控制功能强，操作方式灵活多样的优点。4 进度安排2011年 2月25日 3月6 日 查阅相关资料，熟悉工艺要求，拟定开题报告 3月 7日 3月13日 按设计要求就变频器和一些低压元器件进行选型3月 14日 3月19日 完成控制要求及输入输出点，拟定总体设计方案 3月20日 3月31日 完成低压元器件的选择，PLC选型 4月1日 4月10日 PLC I/O接线图设计，电气控制原理图设计 4月11日 4月30日 控制流程图设计，控制程序图设计 5月1日 5月25日 整理设计说明书，打印图纸5月 26日 5月27日 准备答辩和进行答辩参 考 文 献1 马红，赵生刚. 板坯火焰切割机用于方坯的改造及应用J. 武钢技术，2008 （4）：3538.2 胡纳新，崔海峰. 影响连铸矩形坯质量的因素及改进措施D. 天津：天津铁 厂炼钢分厂，2000(4)：2025.3 吕景全. 可编程控制技术教程M. 北京：北京高等教育出版社，1998.4 余蓉. 连铸技术的最新趋势J. 上海钢研, 2005(3).5 方建军. 光机电一体化系统接口技术M. 北京：化学工业出版社，1998.6 葛晓阳，窦治安. 二冷配水控制技术在方坯连铸机上的应用J. 科技信息， 2008（12）：590593.7 王积伟，章宏甲，黄谊. 液压与气压传动M. 北京：机械工业出版社，2009. 8 Devdas Shetty，Richard A.Kold. Mechatronics System DesignD. 北京： 机械工业出版社，2002.9 王报军，张雯. 方坯连铸出坯液压系统改造J. 冶金设备，2005（5）：51 53.10 汤琳宝. 模拟数字可编程器件与电路设计M. 北京：科学出版社，1998.11 葛芦生，杜培明，龚幼民. 无接触式连铸坯定长切割控制系统J. 冶金机械 与自动化：2002（2）：3236.12 周美兰. PLC电气控制与组态设计M. 北京：科学出版社，1998.13 张治国，孙建英红外摄像技术在板坯连铸机上的应用J. 冶金丛刊，2006（6）：2230. 14 何埅山. 可编程设计范例大全M. 上海：同济大学出版社，2001. 15 SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册S. 德国：西门子中国有限公司，2002. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本文通过对铸坯火焰切割机的系统结构进行了整体论述，将PLC控制技术应用于连铸火焰切割机，以解决连铸生产线上铸坯的定尺精度，切割质量等关键技术进行了分析研究。该系统的主要特点是，定尺测量系统工作可靠，节约钢坯分段时间，该切割机与铸坯同步运行平稳、可靠、无滞后现象，快速返回原点定位误差不大，提高铸坯生产线的产能，应用了可编程控制器为控制单元的新型火焰切割机控制系统。本课题选用的可编程控制器是西门子S7-200，并且对软硬件进行了详细设计。为了提高系统的性能，重点对以下部分进行了研究。（1）火焰切割机工艺以及特点的研究气割技术应算是一项较早的技术了，但自动控制的火焰切割机，它主要应用于炼钢厂连铸机上，把拉坯速度转化为控制切割时间，钢坯定尺准确，可靠性高，节约能源，经济效益好。（2）低压元器件选择的研究（a）电磁阀的选型：铸坯火焰自动切割系统设计过程中，需要对燃气管道时刻进行打开与关闭，如乙炔管，预热氧管及切割氧管的打开与关闭。该系统中采用液压为动力实行对铸坯的夹紧与松开，通过液压缸带动割炬小车回原位。这都需要采用电磁阀以实现自动控制。（b）接触器选型：该铸坯火焰切割系统中，割炬电机的正反转，辊道电机的正转与停转都需要接触器以实现自动控制。（c）接近开关选型：该铸坯火焰切割系统中，割炬电机切割完毕，割炬电机回原位及切割小车回原位都需要对其进行限位，防止其超出行程而发生事故。故需要在这些极限位置设置接近开关，以保障正常运行。 （d）与此同时，还对一些按钮开关，指示灯，警铃，转换开关等进行选型。（3）电控系统设计的研究 （a）系统保护的设计：为了较好的保护设备，在具备送电的情况下，控制系统的所有电源都由操作台上“电源开”控制送电；检修或者较长时间的不工作时，由“电源关”分断接触器，确保现场安全。同时设计应有一个急停按钮，来保护在出现紧急情况时对设备的一种处理。 （b）工作方式的设计有：自动、手动方式。每一种方式都对应不同的操作情况。在正常情况下，选择自动即可，启动命令由上位机传来，按照预定的程序行走。而手动方式是在特殊情况下，按照程序设计无法进行切割时采取的方式，此时，每一项操作都需要通过按钮来输入命令。 （c）在现场出现超行程的情况时，系统必须具备保护措施。在设计研究中，针对这种情况采用接近开关，用限位信号通过PLC来结束小车的动作。 （4）可编程控制器的选择和程序编制的研究。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该同学的“文献综述”是在较好的理解和分析设计任务书的要求，广泛搜集并研