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1、 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱： 數控車床電液控制系統的設計 姓 名： XXX 學 號： 專業(yè)年級： 指導教師： 教務處制 一、課題背景和意義（包括課題的理論意義和現實意義） 數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

2、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中發(fā)揮 了良好的經濟效果。 在傳統控制方式中，數控車床電液系統的電氣控制系統普遍采用繼電器控制形式，由于采用固定接線的硬件實現邏輯控制，致使控制系統存在許多缺點，如控制系統的體積增大，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)生產等。近年來隨著計算機控制技術的發(fā)展，并且各企業(yè)重視節(jié)源效益，數控車床電液系統生產自動化控制水平也相應提高和不斷深入。傳統繼電器控制技術逐漸被基于計算機技術而產生的PLC控制技術所取代。而P

3、LC本身優(yōu)異的性能基于PLC控制的控制系統變的經濟、高效、穩(wěn)定且維護方便。這種控制系統對改造傳統的繼電器控制系統有普遍性意義。 因此設計基于PLC控制技術的數控車床電液系統控制系統有其巨大的經濟價值、環(huán)保意義及實踐意義。而通過本次畢業(yè)設計的我們可以更加深入的了解數控車床電液系統的工作原理，了解解決數控車床電液系統控制系統所使用的方法；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，是工農業(yè)生產中廣為應用

4、的一門技術。如今，流體傳動技術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,以水壓機的形式將其應用于工業(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

5、工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎。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(液力聯軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。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用。當前液壓技術正向高壓、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，新元件的應用、系統計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工

6、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的同時，大力研制、開發(fā)國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。 2、PLC技術的發(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 Contro

7、ller，PLC）取代傳統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用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎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、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產品，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

8、PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。 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只有開關量邏輯控制，首先應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、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，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容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數器自動加1，程序從起始步（

9、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，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平

10、的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 3、 總結 總體上，智能控制在控制系統中的應用越來越廣泛。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，開發(fā)出成熟的智能控制算法和控制軟件。相比較而言，國內智能控制技術的應用要落后于國外。 三、課題研究內容與方法 根據課題和任務，擬定完成以下幾點內容： 1、 完成數控車床電液系統液壓原理圖的設計。 2、 完成數控車床電液系統電氣原理圖的設計。 3、 完成數控車床電液系統PLC程序的設計。 4、 完成設計說明書的編寫 擬定解決問題的方法如下： 1、在開始整個設計任務之前，首先要明確數控車床電液

11、系統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、輸出的數量，選擇合適的PLC，然后根據輸入、輸出元件的數量進行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)設計說明書。 論文提綱如下： 摘 要 Abstract 1 緒論 1 1.1 數控車床電液系統PLC控制的目的及意義 1.2 國內外液壓系統的研究現狀 1.3 PLC技術的發(fā)展及趨勢 1.4 本文的設計任務 2 數控車床電液系

12、統的工作原理和控制方案的分析 2.1 數控車床電液系統的工作流程及工作原理 2.2 擬定數控車床電液系統液壓原理圖 2.3 控制方案比較與選擇 2.4 本章小結 3 數控車床電液系統控制系統的硬件設計 3.1 PLC控制系統結構組成 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 系統電氣控制接線圖設計 3.6 本章小結 4 系統軟件設計 4.1 三菱的GX Developer 編程軟件簡介 4.2 系統程序設計方法 4.3 PLC控制系統軟件程序的編寫及說明 4.4 本章

13、小結 5 程序的調試與仿真 5.1 仿真的步驟 5.2 本章小結 結論 致 謝 參考資料 附錄一 　　　 四、課題研究進度安排 　　1、（2014.2.24~3.10）查閱國內外相關資料文獻，了解數控車床電液系統的基本知識、目前市場數控車床電液系統的常用控制方式、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、（3.10~3.16）確認液壓原理圖，然后對數控車床電液系統的輸入、輸出點的數量，選取PLC，完成I/O分配。 　　3、（3.17~4.15）完成電氣原理圖的繪制、PLC程序的編寫，撰寫畢業(yè)論文。 　　4、（4.15

14、~5.1）程序的仿真和調試。 　　5、（5.2~5.16）設計資料整理完善，畢業(yè)設計答辯。 五、主要參考文獻目錄 [1]金燦主編，塑料成型設備與模具，中國紡織出版社，2008.01 [2]王效岳等編著，塑料擠出機頭典型結構120例，中國輕工業(yè)出版社，2001 [3]吳夢旦編著，塑料中空成型設備使用于維修手冊，機械工業(yè)出版社，2006.10 [4]陳世煌主編，塑料成型機械，化學工業(yè)出版社，2005.09 [5] 初航.零基礎學-三菱FX系列PLC[M].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用技術[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應用系統設計指南. 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用技術. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010 [11] 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。