數(shù)控車床電液控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱： 數(shù)控車床電液控制系統(tǒng)的設(shè)計 姓 名： XXX 學 號： 專業(yè)年級： 指導教師： 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)實意義）數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動化機床。配備多工位刀塔或動力刀塔，機床就具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟效果。在傳統(tǒng)控制方式中，數(shù)控車床電液系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制形式，由于采用固定接線的硬件實現(xiàn)邏輯控制，致使控制系統(tǒng)存在許多缺點，如控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，控制精度達不到要求，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)等。近年來隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，并且各企業(yè)重視節(jié)源效益，數(shù)控車床電液系統(tǒng)生產(chǎn)自動化控制水平也相應(yīng)提高和不斷深入。傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)逐漸被基于計算機技術(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、高效、穩(wěn)定且維護方便。這種控制系統(tǒng)對改造傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有普遍性意義。因此設(shè)計基于PLC控制技術(shù)的數(shù)控車床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)有其巨大的經(jīng)濟價值、環(huán)保意義及實踐意義。而通過本次畢業(yè)設(shè)計的我們可以更加深入的了解數(shù)控車床電液系統(tǒng)的工作原理，了解解決數(shù)控車床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)所使用的方法；最主要的是學習了PLC在實際項目中的編程方法。二、 文獻綜述1、 液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。第一個使用液壓原理的是1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年他又將工作介質(zhì)水改為油,進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的20年間,才開始進入正規(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 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、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。當前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國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。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標準，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。2、PLC技術(shù)的發(fā)展及趨勢二十世紀六十年代美國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，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(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年增長率保持為20%30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領(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)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）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)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的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，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。3、 總結(jié)總體上，智能控制在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，國外已研制出商品化、智能化、精度高、小型化的智能控制系統(tǒng)，開發(fā)出成熟的智能控制算法和控制軟件。相比較而言，國內(nèi)智能控制技術(shù)的應(yīng)用要落后于國外。三、課題研究內(nèi)容與方法根據(jù)課題和任務(wù)，擬定完成以下幾點內(nèi)容：1、 完成數(shù)控車床電液系統(tǒng)液壓原理圖的設(shè)計。2、 完成數(shù)控車床電液系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計。3、 完成數(shù)控車床電液系統(tǒng)PLC程序的設(shè)計。4、 完成設(shè)計說明書的編寫擬定解決問題的方法如下：1、在開始整個設(shè)計任務(wù)之前，首先要明確數(shù)控車床電液系統(tǒng)的整個工作過程和工作原理，這樣我們才能確認被控制的對象有哪些，控制流程是什么，然后擬定液壓原理圖。2、確認控制對象的輸入、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。5、上訴全部完成后，整理資料，完成整個畢業(yè)設(shè)計說明書。論文提綱如下：摘 要Abstract1 緒論11.1 數(shù)控車床電液系統(tǒng)PLC控制的目的及意義1.2 國內(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1.4 本文的設(shè)計任務(wù)2 數(shù)控車床電液系統(tǒng)的工作原理和控制方案的分析2.1 數(shù)控車床電液系統(tǒng)的工作流程及工作原理2.2 擬定數(shù)控車床電液系統(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)控車床電液系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成3.2 PLC和I/O擴展模塊的選型3.3 其它電氣元件的選型3.4 PLC I/0的分配3.5 系統(tǒng)電氣控制接線圖設(shè)計3.6 本章小結(jié)4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 三菱的GX Developer 編程軟件簡介4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計方法4.3 PLC控制系統(tǒng)軟件程序的編寫及說明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、課題研究進度安排1、（2014.2.243.10）查閱國內(nèi)外相關(guān)資料文獻，了解數(shù)控車床電液系統(tǒng)的基本知識、目前市場數(shù)控車床電液系統(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題的重點、難點、創(chuàng)新點；撰寫開題報告。2、（3.103.16）確認液壓原理圖，然后對數(shù)控車床電液系統(tǒng)的輸入、輸出點的數(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，撰寫畢業(yè)論文。4、（4.155.1）程序的仿真和調(diào)試。5、（5.25.16）設(shè)計資料整理完善，畢業(yè)設(shè)計答辯。五、主要參考文獻目錄1金燦主編，塑料成型設(shè)備與模具，中國紡織出版社，2008.012王效岳等編著，塑料擠出機頭典型結(jié)構(gòu)120例，中國輕工業(yè)出版社，20013吳夢旦編著，塑料中空成型設(shè)備使用于維修手冊，機械工業(yè)出版社，2006.104陳世煌主編，塑料成型機械，化學工業(yè)出版社，2005.095 初航.零基礎(chǔ)學-三菱FX系列PLCM.北京：機械工業(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：機械工業(yè)出版社，1997.1.7 初航.零點起步-三菱FX2NPLC開發(fā)入門與典型實例M.北京：機械工業(yè)出版社，2011.8.8 王時軍. 輕輕松松學三菱PLC. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2011 9 楊青杰. 三菱FX系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計指南. 北京: 機械工業(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: 機械工業(yè)出版社, 201011 王時軍. 輕輕松松學三菱PLC. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2011 注：本表裝入學生資料袋。