數(shù)控車(chē)床電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)： 數(shù)控車(chē)床電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 指導(dǎo)教師： 教務(wù)處制一、課題背景和意義（包括課題的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義）數(shù)控車(chē)床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，機(jī)床就具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線(xiàn)圓柱、斜線(xiàn)圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，具有直線(xiàn)插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。在傳統(tǒng)控制方式中，數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制形式，由于采用固定接線(xiàn)的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯控制，致使控制系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，如控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，控制精度達(dá)不

2、到要求，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)等。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，并且各企業(yè)重視節(jié)源效益，數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平也相應(yīng)提高和不斷深入。傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)逐漸被基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的PLC控制技術(shù)所取代。而PLC本身優(yōu)異的性能基于PLC控制的控制系統(tǒng)變的經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定且維護(hù)方便。這種控制系統(tǒng)對(duì)改造傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有普遍性意義。因此設(shè)計(jì)基于PLC控制技術(shù)的數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)有其巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、環(huán)保意義及實(shí)踐意義。而通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的我們可以更加深入的了解數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的工作原理，了解解決數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)所使用的方法；最主要的是學(xué)習(xí)了PLC在實(shí)際

3、項(xiàng)目中的編程方法。二、 文獻(xiàn)綜述1、 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢(shì)液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱(chēng)為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個(gè)使用液壓原理的是1795年英國(guó)約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年他又將工作介質(zhì)水改為油,進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大

4、約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓

5、、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加

6、廣泛。2、PLC技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%30%。隨著工廠

7、自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家PLC的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷(xiāo)售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶(hù)編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操

8、作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶(hù)需求的不斷擴(kuò)大，越

9、來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。3、 總結(jié)總體上，智能控制在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，國(guó)外已研制出商品化、智能化、精度高、小型化的智能控制系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出成熟的智能控制算法和控制軟件。相比較而言，國(guó)內(nèi)智能控制技術(shù)的應(yīng)用要落后于國(guó)外。三、課題研究?jī)?nèi)容與方法根據(jù)課題和任務(wù)，擬定完成以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1、 完成數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)液壓原理圖的設(shè)計(jì)。2、 完成數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì)。3、 完成數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)PLC程序的設(shè)計(jì)。4、 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)擬定解決

10、問(wèn)題的方法如下：1、在開(kāi)始整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)之前，首先要明確數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的整個(gè)工作過(guò)程和工作原理，這樣我們才能確認(rèn)被控制的對(duì)象有哪些，控制流程是什么，然后擬定液壓原理圖。2、確認(rèn)控制對(duì)象的輸入、輸出的數(shù)量，選擇合適的PLC，然后根據(jù)輸入、輸出元件的數(shù)量進(jìn)行I/O分配。3、分配好I/O后，完成電氣原理圖的繪制。4、繪制控制流程圖，完成PLC程序的編寫(xiě)。5、上訴全部完成后，整理資料，完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。論文提綱如下：摘 要Abstract1 緒論11.1 數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)PLC控制的目的及意義1.2 國(guó)內(nèi)外液壓系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀1.3 PLC技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)1.4 本文的設(shè)計(jì)任務(wù)2 數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)

11、的工作原理和控制方案的分析2.1 數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的工作流程及工作原理2.2 擬定數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)液壓原理圖2.3 控制方案比較與選擇2.4 本章小結(jié)3 數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成3.2 PLC和I/O擴(kuò)展模塊的選型3.3 其它電氣元件的選型3.4 PLC I/0的分配3.5 系統(tǒng)電氣控制接線(xiàn)圖設(shè)計(jì)3.6 本章小結(jié)4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 三菱的GX Developer 編程軟件簡(jiǎn)介4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方法4.3 PLC控制系統(tǒng)軟件程序的編寫(xiě)及說(shuō)明4.4 本章小結(jié)5 程序的調(diào)試與仿真5.1 仿真的步驟5.2 本章小結(jié)結(jié)論致 謝參考資料附錄一四、課題研究進(jìn)度安

12、排1、（2014.2.243.10）查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料文獻(xiàn)，了解數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的基本知識(shí)、目前市場(chǎng)數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的常用控制方式、工作流程和控制原理，和本選題需要解決問(wèn)題的重點(diǎn)、難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)；撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。2、（3.103.16）確認(rèn)液壓原理圖，然后對(duì)數(shù)控車(chē)床電液系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量，選取PLC，完成I/O分配。3、（3.174.15）完成電氣原理圖的繪制、PLC程序的編寫(xiě)，撰寫(xiě)畢業(yè)論文。4、（4.155.1）程序的仿真和調(diào)試。5、（5.25.16）設(shè)計(jì)資料整理完善，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。五、主要參考文獻(xiàn)目錄1金燦主編，塑料成型設(shè)備與模具，中國(guó)紡織出版社，2008.012王效岳等編著，塑料擠出機(jī)

13、頭典型結(jié)構(gòu)120例，中國(guó)輕工業(yè)出版社，20013吳夢(mèng)旦編著，塑料中空成型設(shè)備使用于維修手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.104陳世煌主編，塑料成型機(jī)械，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.095 初航.零基礎(chǔ)學(xué)-三菱FX系列PLCM.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.8.6 鄧則名.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.1.7 初航.零點(diǎn)起步-三菱FX2NPLC開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.8.8 王時(shí)軍. 輕輕松松學(xué)三菱PLC. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011 9 楊青杰. 三菱FX系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008 10 高春甫, 賀新升, 陸爽, 鄂世舉. 三菱可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 201011 王時(shí)軍. 輕輕松松學(xué)三菱PLC. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011 注：本表裝入學(xué)生資料袋。