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1、湖南工学院毕业设计(论文)开题报告 题 目T68 卧式镗床电气控制系统改造为 PLC 控制的设计学生姓名刘辉班级学号09401040350专业自动化1.1.课题学术和实用意义，国内外研究综述课题学术和实用意义，国内外研究综述1.课题学术和实用意义随着经济社会的发展，现代加工技术的迅速提高，对加工机床母机的要求也是越来越高，数控机床也应势而生。它的出现，极大的推动了加工制造业的进步和发展。虽然数控机床的优越性能得到了人们的认可，但是其昂贵的价格也让许多人望而却步。所以，一种通过改造现有机床而使其达到更为精密的方法也就出现了。经过许多实践证明，这种方法是可行、可靠的，并在实践中取得了很好的经济效益
2、。机床控制系统的好坏优劣，和机床的加工精密度密切相关，特别是在PLC 应用于控制领域后，其优越的性能越来越明显。目前，可编程控制器 PLC 已广泛应用于各个行业自动控制。尤其在机械加工，机床控制方面其优点更为突出。镗床是冷加工中实用比较广泛的一种设备，它主要用于加工精度，光洁度要求比较的孔以及各孔间的距离要求比较精密的零件。由于镗床运动很多、逻辑控制复杂、相互连锁繁多，采用传统继电器控制时，需要继电器多，接线复杂，因此使用过程中故障多、维修保养困难、费时费工。这使得维修费用高，设备效率低。采用 PLC 控制，可大大精简接线，不但安装方便，而且工作可靠度高，降低故障率，使设备效率明显提高。T68
3、 卧式镗床其原有控制电路为继电器控制，触电多，接线复杂，维修保养困难。为了克服以上困难，我们采用 PLC 控制改造原有的继电器控制线路，目的是使机床能快速响应，灵活可靠的完成生产任务，而使设备故障率降低。PLC 以内部的逻辑触点代替继电器的机械触点来控制机床动作，使得响应时间大大缩短，连接快而可靠。而且逻辑触点使用寿命相对于机械触点有大幅增加，可达百万上千万次。2.PLC 的发展历史 在制造工业和过程工业中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国 GM（通
4、用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫 Programmable Controller（PC）。 随着电子技术和计算机技术的发生，PC 的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。 上世纪 80 年代，个人计算机发展起来，也简称为 PC，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，美国 A-B 公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器 Program mable Logic Controller（PLC），并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在，仍常常将 P
5、LC 简称 PC。 上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分 PLC 市场，PLC 增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 目前，世界上有 200 多厂家生产 300 多品种 PLC 产品，主要应用在汽车、粮食加工、化学/制
6、药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。3.典型的 PLC 产品施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum 等；罗克韦尔（A-B 公司），SLC、MicroLogix、Control Logix 等；西门子公司，SIMATIC S7-400/300/200 系列；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。4.我国研究 PLC 现状国内 PLC 生产厂约 30 多家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。虽然我国在 PLC 生产方面比较弱，但在 PLC 应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入 10 万台套PLC 产品，年销售额 30 多亿
7、人民币，应用的行业也很广。在我国，一般按 I/O 点数将 PLC 分为以下级别：微型：32 I/O 小型：256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O在我国应用的 PLC 系统中，I/O64 点以下 PLC 销售额占整个 PLC 的 47%，64点256 点的占 31%，合计占整个 PLC 销售额的 78%。在我国应用的 PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现百花齐放的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美 PL，居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM 产品采用日本的 PLC 居多。欧美 PLC 在网络和软件方面具有优势
8、，而日本 PLC在灵活性和价位方面占优势。我国的 PLC 供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商）、系统集成商、OEM 用户、最终用户。其中，大部分 PLC 是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。5 可编程序控制器 PLC 技术的发展趋势 可编程序控制器向大型化、网络化发展； 可编程序控制器向高性能小型化发展； 可编程序控制器系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透和结合； 实现软、硬件的标准化。2 2课题研究的技术方案和拟解决的关键问题课题研究的技术方案和拟解决的关键问题本课题拟采用三菱 Fn 系列 PLC 改造 T68 卧式镗床原有的继电器控制电路。根据原有的继电器控制电路来设计PLC 控
9、制的梯形图，以实现 T68 卧式镗床的 PLC 控制电路的改造。这种方法没有改变设备的外部特性，但却克服了设备机械动作中的继电器动作可靠性低，维修困难的缺点。对于操作人员来说，改造前后操作方法没有什么区别，因此他们不用改变他们长期的操作习惯。而且这种改造方法一般不需要改动原有的控制面板及其器件，从而大大减小了改造费用和改造工作量。在原有控制 T68 卧式镗床主轴电机正反转的继电器电路中，设置了接线复杂的连锁电路，即将某一继电器的常闭触点与另一继电器的线圈串联起来，为的是防止控制主电机正反转的两个继电器同时动作而造成三相短路的问题。因此，PLC 在梯形图中也设置了相应的互锁电路，但是这样只能保证
10、PLC 输出端上相对应的硬件继电器不同时动作。如果因主电路的电流过大或者继电器质量问题，某个继电器的主触点因动作产生的电弧而不能动作，使得线圈断电后主电路依然接通，这是如果另外一个继电器的线圈通电，依然会造成三相短路。这是本课题的一个重点与难点。为了防止这样的事情发生，我们不仅在PLC梯形图中有通过软件互锁，在外部继电器电路中也增设了硬件互锁电路。从而进一步提高设备的可靠性。3. 工作进度及具体安排3.13.15 下达任务书，制定课题进程计划。学生收集资料，熟悉设计课题3.163.25 总体方案的选择和论证3.264.1 主电路设计 4.1-4.10 PLC 控制系统硬件设计 4.10-4.18 主要参数计算及元器件选择4.19-5.6 软件设计5.6-5.20 编写毕业设计（论文）说明书5.20-5.25 教师评阅设计（论文） ，学生进行总结、准备答辩主要参考文献1 史国生电气控制与可编程控制器技术北京：化学工业出版社 2 钟肇新，彭侃可编程控制器原理及应用（第 3 版） 广州：华南理工大学出版社 3 陆岛编工业电脑的安装与使用北京：印刷工业出版社， 4 杨振兴，陈登顺可编程序控制器原理和应用长沙：中南工业大学出版社， 5 吕景泉可编程控制器技术教程北京：高等教育出版社，6 胡学林可编程控制器应用技术北京：高等教育出版社指导教师 批阅意见指导教师(签名)： 年 月 日
