毕业设计开题报告

1、毕 业 设 计 开 题 报 告课题名称轮胎拆垛机的控制系统设计课题来源生产实际专 业机械设计制造及其自动化班 级t813-04学 号20080130416学生姓名宋宝福指导教师袁海兵完成日期2012.3.8轮胎拆垛机的控制系统设计开题报告一 课题来源、目的、意义1.1课题的来源本课题是经郑州日产公司的要求，经东风设备专业制造厂审核而定，源于生产实际。工业是一个国家生产力发展水平的重要标志。而制造业又是工业中的一个核心部分，尤其是汽车制造业。近些年随着汽车业的不断快速发展，汽车零部件的需求量不断增大，轮胎作为汽车必不可少的部分，需求也是与日俱增，而对于不同规格大小成垛的轮胎如何进行快速、准确的进

2、行分离放置到输送线上就成了一个必须解决的问题，随着科学技术的不断进步，机械设计和电气设计应相互配合也越来越多。那么如何将机电控制技术应用到轮胎拆垛生产线上，在此情况下本课题应运而生1.2课题的目的、意义随着经济的发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，plc技术已经进入了一个崭新的时代，其应用越来越广泛。plc具有1、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的pid回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如ddc和dcs等，实现生产过程的综合自动化。2、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期

3、短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 3、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型等特点。因此输送线上使用plc可以对其进行控制以减少人力成本、缩短生产周期、有使其具有良好的稳定性和安全性，更好的解决生产实际问题，极具实用价值意义。二. 课题的研究趋势预测随着计算机科学的发展和满足工业自动化程度越来越高的要求，可编程控制技术得 到了飞速的发展。仅仅将plc作为继电器逻辑控制的替代,或者说仅只将plc理解为开关量控制的话,那就是一个错误的概念了。综合国内外特别是欧洲及国内的发展动态， 其发展趋势有以下几个方面：(1)可编程控制技术的标准化

4、(2)大型计算机特点的集成(3)系 统的开放性和兼容性(4)通用性和专业化的结合(5)可编程控制技术的智能化(6)可靠性 与冗余。因此,我们不难得出下面几个结论 ：(1)工业控制机(ipc) 及计算机集散控制系统(dcs)以及plc正在走着一条相互融合 的道路。pcc 、pcs 以及fcs就是集中的代表。(2)智能分布式控制是可编程控制系统基于现场总线的新型控制思想。(3)系统的智能性越来越重要,因此系统的分析运算能力将越来越强。(4)基于标准化的开放性和兼容性是衡量系统质量的重要判据。(5)通用性、高度专业化的融合是可编程控制系统的新特征 。三预计达到的要求及预计的关键技术3.1系统功能的总

5、体设计 系统在电气控制部分设计时, 应充分考虑到用户的功能需求和与系统机械部分的配 合需求,在具体实现的过程中, 又以系统的可靠性与应用性为准则,尽量把本系统设计成为 一个功能齐全可靠性高且易于实现的轮胎生产设备。基于上考虑,系统电气控制部分的总设计如下 ：(1)运 行方式为手动或自动可选择 。自动运行方式是控 制系 统的主要运行方式，工 作 时，电机启动 夹紧器与拆垛机同时开 ，由操作人员按下启动按钮后控制器自动启动系统运行。手动运行方式 是用于设备调试系统调整或紧急情况下的控制方式，是自动运行方式的辅助或后备方式 ，系统转为手动 工作后，机运行 、 夹紧 、举升等自动停止 , 单独进行开关

6、控制 ；手动操作可通过控制面板上的按钮开关操 作。(2) 利 用plc对轮胎生产线上夹紧器进行控制 ；通过判断不同型号的轮胎, 对其夹紧的力度进行控制防止因其用力过大导致轮胎被夹瘪或因其夹紧力不足大致轮胎脱落(3)利 用plc对 轮胎生产线上升降台进行控制，通过判断的轮胎型号，提升相应的高度，避免因其轮胎规格不同而使轮胎无法进行拆分或达不到拆分效果(4)对于轮胎松紧的不同规格判定，引进了编码器，编码器的引进，解决了因其轮胎规格不同从而导致的对轮胎无法正常进行拆分(5) 利 用plc的逻辑判断功能和其它功能 , 在实施要求的任务的同时 ,实现外部输入输出环节的故障诊断 ；plc控 制系统中故 障

7、多种多样, 可通过一些专门用的传感器进行检测 , 然后判断和输出信息 。(6) 由于轮胎生产工业现场的潮 湿 、振动等恶劣环境条件 ,对plc控 制系统的安全性 、可靠性和抗干扰能力具有一定的影响 ，采用软件设计可提高plc的可靠性和增强其抗干扰能力 。3.2电控系统的主要器件选择 轮胎生产线电气系统主要器件包括plc、编码器、变频器以及电动机等。它们的选择都是在保证功能的前提为依据，总体选择如下：3.2.1plc的选型plc在世界小型plc市场上,日本产品约占市场份额的,居垄断地位。三菱公司是日本国生产plc的主要厂家之一。三菱公司依其合理的价位、良好的性能及完善的售 后服务系统使其小型pl

8、c的销量在中国占有大量的市场。为了硬件间更好的兼容，系统 能正常的运行，选用三菱 plc的一个更重要的原因是在于该公司部分工程中已使用的plc产品和其它电工类产品也是三菱公司的。q系列plc是三菱公司从原a系列plc基础上发展过来的中、大型plc系列产品，q系列plc采用了模块化的结构形式，系列产品的组成与规模灵活可变，最大输入输出点数达到4096点；最大程序存储器容量可达252k步，采用扩展存储器后可以达到32m；基本指令的处理速度可以达到34ns；其性能水平居世界领先地位，可以适合各种中等复杂机械、自动生产线的控制场合。q系列plc的基本组成包括电源模块、cpu模块、基板、i/o模块等。通

9、过扩展基板与i/o模块可以增加i/o点数，通过扩展储存器卡可增加程序储存器容量，通过各种特殊功能模块可提高plc的性能，扩大plc的应用范围。 q系列plc可以实现多cpu模块在同一基板上的安装，cpu模块间可以通过自动刷新来进行定期通信或通过特殊指令进行瞬时通信，以提高系统的处理速度。特殊设计的过程控制cpu模块与高分辨率的模拟量输入/输出模块，可以适合各类过程控制的需要。最大可以控制32轴的高速运动控制cpu模块，可以满足各种运动控制的需要。而我们选用的为三菱q02h根据经验公式：可编程序控制器选择点数=开关量输入输出点数*（110%120%）算得要求选取的可编程序控制器的点数,同时由于对

10、控制系统有较高的可升级性，因此还要为系统预留足够的输入输出点。基本单元q02h cpu,输入；115点 输出：73点 高速计数模块：输入：18点 输出：18点3.2.2变频器（电动机）选型变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见的、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是所选设备能力偏大，而实际需要能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增加。此系统变频器选用的型号为fr-a740-2.2-ch和fr-a740-3.7-ch。3.2.3编码器选型（1）机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位，

11、电缆出线方式，安装空间体积:；工作环境保护等级是否满足要求。（2）分辨率，即编码器工作室没全输出的脉冲，是否满足设计使用精度要求。(3)电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（f型htl格式），电压输出（e），集电极开路（c，常见的c1为npn型，c2为pnp型输出），唱响驱动器输出。其输出方式应和其他控制系统的接口电路相匹配。3.4总体工作流程图3.5 输入输出点3.5.1 plc输入输出点信号类型地址元件代号功能信号类型x113sq79172#拆垛机上到位检测输入x40ka1021通电选择继电器输入x114sq79212#拆垛机下到位检测x41ka1005维修选择继电器x115sq7925

12、2#拆垛机下越位检测x42km1105运转准备主接触器x116sq7929tz11打开检测（停止器4）x43ka1209紧停回路安全继电器x117sq7933tz11关闭检测（停止器4）x44sb5321主电柜紧停x118qf3019ts01断路器检测x45ka2009cp回路检测正常继电器x119ts01变频器故障检测x46et1907空调报警检测x11ats01变频器运行检测x47sq5333气压故障检测x11bts01变频器频率到达x48sb5405系统启动x11cts01变频器频率检测x49sb5409系统停止x11dka10929ts01抱闸打开检测x4asb5413故障清除x140

13、qf31151#拆垛机断路器检测x4bsb5417报警解除x141vf31131#拆垛机变频器运行检测x4csb5421试灯x1421#拆垛机变频器故障检测x4dsa5425sa5425x143ka111251#拆垛机电机抱闸检测x4esa5425x144qf32152#拆垛机断路器检测x4fsb5433x145vf32132#拆垛机变频器运行检测xc0sq69051#拆垛机轮胎检测1x1462#拆垛机变频器故障检测xc1sq69091#拆垛机轮胎检测2x147ka112252#拆垛机电机抱闸检测xc2sq69131#拆垛机轮胎检测3输出y1c0hl10105气压正常xc3sq69171#拆垛

14、机轮胎检测4y1c1sb7309自动生效xc4sq69211#夹紧器到位检测02y1c2hl10113全线运行指示xc5sq69251#拆垛机占位检测02y1c3hl10117紧停指示xc7sq69331#拆垛机上位检测开关02y1c4hl101211#拆垛机故障指示xc8sq7005tz08满位检测（分离器6）y1c5sb7321tz08打开指示xc9sq7009tz08占位检测（分离器6）y1c6sb7325tz08关闭指示xcasq7013tz08打开检测（分离器6）y1c7sb7329tz09打开指示xcbsq7017tz08关闭检测（分离器6）y1c8sb7333tz09关闭指示xc

15、csq70211#拆垛机占位检测01y1c9sb74053#举升台上位指示xcdsq70251#拆垛机出位检测01y1casb74093#举升台下位指示xcesq70291#夹紧器原位检测y1cbsb74131#拆垛机上位指示xcfsq70331#夹紧器到位检测01y1ccsb74171#拆垛机下位指示xd0sq71053#举升台上位检测y1cdsb74211#拆垛机松开到位指示xd1 sq71093#举升台下位检测y1cesb74251#拆垛机夹紧到位指示xd2sq71131#拆垛机上越位检测y1cfhl10233联机运行指示xd3sq71171#拆垛机上到位检测01y1d7yv103331

16、#夹紧缸锁紧电磁阀xd4sq71211#拆垛机下到位检测y1d8yv10405tz08打开电磁阀xd5sq71251#拆垛机下越位检测y1d9yv10409tz08关闭电磁阀xd6sq7129tz09打开检测（停止器3）y1dayv10413tz09打开电磁阀xd7sq7133tz09关闭检测（停止器3）y1dbyv10417tz09关闭电磁阀xe0sa7305az03手动/自动y1dcyv104213#举升台上升电磁阀xe1sb7309自动生效y1ddyv104253#举升台下降电磁阀xe2sb7313az03紧停y1deyv104291#拆垛机松开电磁阀xe3sa7317单机/双机y1df

17、yv104331#拆垛机夹紧电磁阀xe4sb7321tz08打开y1e0hl10505气压正常指示xe5sb7325tz08关闭y1e1sb7509自动生效指示xe6sb7329tz09打开y1e2hl10513全线运行指示xe7sb7333tz09关闭y1e3hl10517紧停指示xe8sb74053#举升台上升y1e4hl105212#拆垛机故障指示xe9sb74093#举升台下降y1e5sb7521tz10打开指示xeasb74131#拆垛机上升y1e6sb7525tz10关闭指示xebsb74171#拆垛机下降y1e7sb7529tz11打开指示xecsb74211#拆垛机松开y1e8

18、sb7533tz11关闭指示xedsb74251#拆垛机夹紧y1e9sb76054#举升台上位指示xeesb7429az03复位y1easb76094#举升台下位指示xf0sa7505az04手动/自动y1ebsb76132#拆垛机上位指示xf1sb7509自动生效y1ecsb76172#拆垛机下位指示xf2sb7513az04紧停y1edsb76212#拆垛机松开到位指示xf3sa7517单机/双机y1eesb76252#拆垛机夹紧到位指示xf4sb7521tz10打开y1efhl10633联机运行指示xf5sb7525tz10关闭y1f7yv107332#夹紧缸锁紧电磁阀xf6sb7529

19、tz11打开y1f8yv10805tz10打开电磁阀xf7sb7533tz11关闭y1f9yv10809tz10关闭电磁阀xf8sb76054#举升台上y1fayv10813tz11打开电磁阀xf9sb76094#举升台下降y1fbyv10817tz11关闭电磁阀xfasb76132#拆垛机上升y1fcyv108214#举升台上升电磁阀xfbsb76172#拆垛机下降y1fdyv108254#举升台下降电磁阀xfcsb76212#拆垛机松开y1feyv108292#拆垛机松开电磁阀xfdsb76252#拆垛机夹紧y1ffyv108332#拆垛机夹紧电磁阀xfesb7629az04复位y200v

20、f3013ts01升降机上升x100sq77052#拆垛机轮胎检测1y201ts01升降机下降x101sq77092#拆垛机轮胎检测2y202ts01升降机高速x102sq77132#拆垛机轮胎检测3y203ts01升降机中速x103sq77172#拆垛机轮胎检测4y204ts01升降机低速x104sq77212#夹紧器到位检测02y205ts01升降机故障复位x105sq77252#拆垛机占位检测02y206km10929ts01抱闸打开接触器x106sq77291#拆垛机出位检测02y210vf31131#拆垛机上升x108sq78052#拆垛机出位检测01y2111#拆垛机下降x109s

21、q7809tz10占位检测（分离器7）y2121#拆垛机高速x10asq7813tz10打开检测（分离器7）y2131#拆垛机低速x10bsq7817tz10关闭检测（分离器7）y2141#拆垛机故障复位x10csq78212#拆垛机占位检测01y215km23091#拆垛机抱闸打开接触器x10dsq78252#拆垛机出位检测02y218vf32132#拆垛机上升x10esq78292#夹紧器原位检测y2192#拆垛机下降x10fsq78332#夹紧器到位检测01y21a2#拆垛机高速x110sq79054#举升台上位检测y21b2#拆垛机低速x111sq79094#举升台下位检测y21c2#

22、拆垛机故障复位x112sq79132#拆垛机上越位检测y21dkm23132#拆垛机抱闸打开接触器3.5.2高速计数模块高速计数模块地址功能信号输入x240模块就绪计数操作启动信号x241ch1计数值大（1号点）当前值读信号x242ch1计数值重合（1号点）重合输出数据设置信号x243ch1计数值小（1号点）预设命令信号x244ch1外部预设请求检测计数操作停止信号x245ch1计数值大（2号点）重合led清除信号 x246ch1计数值重合（2号点）计数功能执行启动信号x247ch1计数值小（2号点）计数功能执行停止信号x248ch2计数值大（1号点）锁存计数数据读信号x249ch2计数值重合

23、（1号点）锁存执行信号x24ach2计数值小（1号点）采样计数数据读信号x24bch2外部预设请求检测采样计数启动信号x24cch2计数值大（2号点）周期性脉冲计数数据读信号x24dch2计数值重合（2号点）周期性脉冲计数起动信号x24ech2计数值小（2号点）x24f熔丝熔断检测标志输出y240ch1重合信号1号复位命令y241ch1预设命令y242ch1重合信号允许命令y243ch1减法计数命令y244ch1计数允许命令y245ch1外部预设检测复位命令y246ch1计数器功能选择启动命令y247ch1重合信号2号复位命令y248ch2重合信号1号复位命令y249ch2预设命令y24ach

24、2重合信号允许命令y24bch2减法计数命令y24cch2计数允许命令y24dch2外部预设检测复位命令y24ech2计数器功能选择启动命令y24fch2重合信号2号复位命令四系统设计方案及可行性分析4.1.1：选用继电器作为控制原件：继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点4.1.2：选用plc作为控制元件：可编程逻辑控制器（programmable

25、logic controller，plc），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。plc具有：1、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的pid回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如ddc和dcs等，实现生产过程的综合自动化。2、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 3、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可

26、靠性强，远高于其他各种机型。4.2继电器控制和plc控制的分别之处 1、控制方式上看：继电器控制是硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而plc是软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。 2、工作方式上看：继电器控制是并行工作，而plc是串行工作，不受制约。 3、控制速度上看：继电器控制速度慢，触点易抖动；而plc通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。 4、定时、记数看：继电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；plc时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。 5、可靠性、可维护性看：继电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线也多，可靠性、维护性能差；plc无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便综上所述，我们选择可编程逻辑控制器作为该课题的控制原件五.课题研究进展计划毕业设计具体进度安排见表1。 表1 毕业设计具体进度安排表序号设计（论文）各阶段名称日 期1毕业设计实习，搜集资料，阅读参考文献，明确设计任务2.202.29 2拟定设计方案，原理图设计，撰写实习报告、开题报告3.13.6 3交实习报告、开题报告给指导老师审阅3.7 4 实习报告、开题报告最后定稿并上交给机电教研室3.83