數控車床電液控制系統設計開題報告

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1、 本科畢業設計（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

2、到要求，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業生產等。近年來隨著計算機控制技術的發展，并且各企業重視節源效益，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PLC本身優異的性能基于PLC控制的控制系統變的經濟、高效、穩定且維護方便。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、環保意義及實踐意義。而通過本次畢業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

3、項目中的編程方法。二、 文獻綜述1、 液壓傳動系統的發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展起來的一門新興技術，是工農業生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標志。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(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發展更為迅速。液壓元件大

4、約在 19 世紀末 20 世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)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、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。 我國的液壓工業開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發展，已滲透到各個工業部門，在機床、工程機械、冶金、農業機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓

5、、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、電業數字控制閥等。我國機械工業在認真消化、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展，液壓技術將獲得進一步發展，在各種機械設備上的應用將更加

6、廣泛。2、PLC技術的發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）取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發展，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展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%30%。隨著工廠

7、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在工業發達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發展中國家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。它以存儲執行邏輯運算、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行，以完成工藝流程要求的操

8、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，每執行一步該計數器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環運算。PLC每完成一次循環操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環掃描周期在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

9、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展和基礎自動化水平的不斷提高，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

10、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，完成整個畢業設計說明書。論文提綱如下：摘 要Abstract1 緒論11.1 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技術的發展及趨勢1.4 本文的設計任務2 數控車床電液系統

11、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

12、排1、（2014.2.243.10）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、創新點；撰寫開題報告。2、（3.103.16）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、（3.174.15）完成電氣原理圖的繪制、PLC程序的編寫，撰寫畢業論文。4、（4.155.1）程序的仿真和調試。5、（5.25.16）設計資料整理完善，畢業設計答辯。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，2008.012王效岳等編著，塑料擠出機

13、頭典型結構120例，中國輕工業出版社，20013吳夢旦編著，塑料中空成型設備使用于維修手冊，機械工業出版社，2006.104陳世煌主編，塑料成型機械，化學工業出版社，2005.095 初航.零基礎學-三菱FX系列PLCM.北京：機械工業出版社，2010.8.6 鄧則名.電器與可編程控制器應用技術M.北京：機械工業出版社，1997.1.7 初航.零點起步-三菱FX2NPLC開發入門與典型實例M.北京：機械工業出版社，2011.8.8 王時軍. 輕輕松松學三菱PLC. 北京: 機械工業出版社, 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: 機械工業出版社, 201011 王時軍. 輕輕松松學三菱PLC. 北京: 機械工業出版社, 2011 注：本表裝入學生資料袋。