数控车床电液控制系统设计开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 数控车床电液控制系统的设计 姓 名： XXX 学 号： 专业年级： 指导教师： 教务处制一、课题背景和意义（包括课题的理论意义和现实意义）数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。在传统控制方式中，数控车床电液系统的电气控制系统普遍采用继电器控制形式，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，致使控制系统存在许多缺点，如控制系统的体积增大，耗电多，控制精度达不到要求，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产等。近年来随着计算机控制技术的发展，并且各企业重视节源效益，数控车床电液系统生产自动化控制水平也相应提高和不断深入。传统继电器控制技术逐渐被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代。而PLC本身优异的性能基于PLC控制的控制系统变的经济、高效、稳定且维护方便。这种控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。因此设计基于PLC控制技术的数控车床电液系统控制系统有其巨大的经济价值、环保意义及实践意义。而通过本次毕业设计的我们可以更加深入的了解数控车床电液系统的工作原理，了解解决数控车床电液系统控制系统所使用的方法；最主要的是学习了PLC在实际项目中的编程方法。二、 文献综述1、 液压传动系统的发展及趋势液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质水改为油,进一步得到改善。 第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。2、PLC技术的发展及趋势二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。3、 总结总体上，智能控制在控制系统中的应用越来越广泛。目前，国外已研制出商品化、智能化、精度高、小型化的智能控制系统，开发出成熟的智能控制算法和控制软件。相比较而言，国内智能控制技术的应用要落后于国外。三、课题研究内容与方法根据课题和任务，拟定完成以下几点内容：1、 完成数控车床电液系统液压原理图的设计。2、 完成数控车床电液系统电气原理图的设计。3、 完成数控车床电液系统PLC程序的设计。4、 完成设计说明书的编写拟定解决问题的方法如下：1、在开始整个设计任务之前，首先要明确数控车床电液系统的整个工作过程和工作原理，这样我们才能确认被控制的对象有哪些，控制流程是什么，然后拟定液压原理图。2、确认控制对象的输入、输出的数量，选择合适的PLC，然后根据输入、输出元件的数量进行I/O分配。3、分配好I/O后，完成电气原理图的绘制。4、绘制控制流程图，完成PLC程序的编写。5、上诉全部完成后，整理资料，完成整个毕业设计说明书。论文提纲如下：摘 要Abstract1 绪论11.1 数控车床电液系统PLC控制的目的及意义1.2 国内外液压系统的研究现状1.3 PLC技术的发展及趋势1.4 本文的设计任务2 数控车床电液系统的工作原理和控制方案的分析2.1 数控车床电液系统的工作流程及工作原理2.2 拟定数控车床电液系统液压原理图2.3 控制方案比较与选择2.4 本章小结3 数控车床电液系统控制系统的硬件设计3.1 PLC控制系统结构组成3.2 PLC和I/O扩展模块的选型3.3 其它电气元件的选型3.4 PLC I/0的分配3.5 系统电气控制接线图设计3.6 本章小结4 系统软件设计4.1 三菱的GX Developer 编程软件简介4.2 系统程序设计方法4.3 PLC控制系统软件程序的编写及说明4.4 本章小结5 程序的调试与仿真5.1 仿真的步骤5.2 本章小结结论致 谢参考资料附录一四、课题研究进度安排1、（2014.2.243.10）查阅国内外相关资料文献，了解数控车床电液系统的基本知识、目前市场数控车床电液系统的常用控制方式、工作流程和控制原理，和本选题需要解决问题的重点、难点、创新点；撰写开题报告。2、（3.103.16）确认液压原理图，然后对数控车床电液系统的输入、输出点的数量，选取PLC，完成I/O分配。3、（3.174.15）完成电气原理图的绘制、PLC程序的编写，撰写毕业论文。4、（4.155.1）程序的仿真和调试。5、（5.25.16）设计资料整理完善，毕业设计答辩。五、主要参考文献目录1金灿主编，塑料成型设备与模具，中国纺织出版社，2008.012王效岳等编著，塑料挤出机头典型结构120例，中国轻工业出版社，20013吴梦旦编著，塑料中空成型设备使用于维修手册，机械工业出版社，2006.104陈世煌主编，塑料成型机械，化学工业出版社，2005.095 初航.零基础学-三菱FX系列PLCM.北京：机械工业出版社，2010.8.6 邓则名.电器与可编程控制器应用技术M.北京：机械工业出版社，1997.1.7 初航.零点起步-三菱FX2NPLC开发入门与典型实例M.北京：机械工业出版社，2011.8.8 王时军. 轻轻松松学三菱PLC. 北京: 机械工业出版社, 2011 9 杨青杰. 三菱FX系列PLC应用系统设计指南. 北京: 机械工业出版社, 2008 10 高春甫, 贺新升, 陆爽, 鄂世举. 三菱可编程序控制器应用技术. 北京: 机械工业出版社, 201011 王时军. 轻轻松松学三菱PLC. 北京: 机械工业出版社, 2011 注：本表装入学生资料袋。