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1、 滨江学院毕业论文题 目 PLC在次磁粉探伤机中的应用开发院 系 滨江学院 专 业 自动化 学生姓名 王旭东 学 号 20082336004 指导教师 张凯 职 称 教授 二一二 年 六 月 一 日目录1 绪论1 1.1 研究背景11.2 国内外发展现状11.3 研究的内容及意义21.4 内容简介32 可编程控制器（PLC）环境介绍32.1 PLC的定义32.2 PLC的功能和特点4 2.2.1 PLC的功能.4 2.2.2 PLC的特点.52.3 PLC的结构和工作过程6 2.3.1 PLC的基本结构.6 2.3.2 PLC的工作原理10 2.3.3 PLC的中断处理过程11 2.3.4 P
2、LC的I/O系统122.4 PLC的编程语言.132.5 PLC的主要性能指标163 CP1E系列欧姆龙可编程控制器（PLC）简介213.1 CP1E概述213.1 CP1E特性234 CDW-1000F型磁粉探伤机控制器的应用分析23 4.1 CDW-1000F型磁粉探伤机分析23 4.2 CDW-1000F型磁粉探伤机工作过程26 4.3 CDW-1000F型磁粉探伤机PLC的设计264.4 CDW-1000F型磁粉探伤机PLC的详细设计285 CDW-1000F型磁粉探伤机PLC设计中主要的软元件分析6设计小结407参考文献 418致谢9附录3PLC在磁粉探伤机中的应用开发王旭东南京信息
3、工程大学自动化专业，南京 210044 摘要：近几年随着磁粉探伤机技术的日益进步和技术指标和国际化的接轨。工业技术的发展带动了航空航天、铁道、车辆制造等行业的迅速发展，就很有必要的对零件内表面及近表面因铸造、锻压、拉伸、淬火、研磨、疲劳等产生的裂纹以及细微的缺陷进行检测和质量上的评估。螺栓是一台机器或设备的必要组成部分，同时也是高速重载和安全运行的重要部件。该部件就需要定期进行探伤和更换，其中磁粉探伤就是其中最常用的一种手段。PLC可编程控制器因其强大的功能和精巧的设计在探伤机中得到了广泛的应用。我们只需要编写相应的动作指令通过计算机输入指令来控制探伤机的动作，除了观看裂纹，全部都由PLC可编
4、程控制器相应的伺服机自动完成，提高工作效率的同时减少了人为因素造成的隐患。关键词： 探伤；PLC；工业控制；磁粉1 绪论1.1研究背景随着工业技术的发展和时代的进步，无损检测技术在质量保证系统中发挥的作用越来越显示它的重要性和必要性，成为控制产品质量、保证在役设备安全运行的重要手段。无损检测是指在不不损伤被检测材料的情况下，检查材料内在的或表面的缺陷，或测定材料的某些物理量、性能、组织状态等的检测技术。广泛应用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品以及一些电子元器件的检测。磁粉探伤是最常用的无损检测技术之一，它是通过磁粉在物体缺陷附近漏磁场中的堆积来检测物体表面或近表面的缺陷，被检测物体必须
5、具有铁磁性。1.2国内外发展现状随着社会的不断发展，人们的质量意识不断加强，国内外越来越重视磁粉检测设备的开发，因为只有检测设备的进步，才能给磁粉检测带来成功的应用。现在国内磁粉探伤设备从固定式磁粉探伤机、移动式磁粉探伤机、到便携式磁粉探伤机，从半自动磁粉探伤机、全自动磁粉探伤机到专用磁粉探伤设备以及配套检测流水线，从单向磁化到多向复合磁化，设备已系列化和智能化。由于晶闸管等电子元器件用于磁粉检测设备，使智能化设备大量涌现，这些设备可以预置磁化规范和合理的工艺参数。进行荧光磁粉检测和自动化操作，国外还成功地用电视光电探测器荧光磁粉扫查和激光飞点扫描系统，实现了磁粉检测观察阶段的自动化，将检测到
6、的信息在微机和其他电子装置中进行处理，鉴别可剔除的不连续性，并进行自动标记和分选，完全改变了传统磁粉检测“手脚并用眼睛看”的面貌。大大提高了检测的灵敏度和可靠性，代表了当代磁粉检测的新成就。我国近年来磁粉检测设备发展也很快，已实现了系列化，三项全波直流探伤超低频退磁设备的性能已打到国外同类设备的水平。交流探伤就机用于剩磁法检验时加装断电相位控制器保证剩磁稳定是我国的特色。断电相位控制器利用可控硅技术，可以代替自藕变压器无级调节磁化电流，还为我国磁粉检测设备的电子化和小型化奠定了基础。智能化设备已生产应用。光电扫描图像识别的磁粉探伤机已研制成功。用电脑处理磁痕现实的试验研究有很大的进展，自动化和
7、半自动化设备有不少应用。磁粉检测的器材，国外开发的很多，如固定式磁粉探伤机合用的400W冷光源黑光灯都得到了应用。快速断电测量器的开发解决了直流磁化“快速断电效应”的测量问题。标准试片和试块以及测量剩磁的磁强计现都标准化和规范化。荧光磁粉检测可靠性高、速度快，在国外已普遍使用，荧光磁粉一般推荐使用HY-2型。我国研制的器材，如LPW-3号磁粉检验载液（无臭味），性能已赶上国外同类产品。在国内很多行业普遍使用。磁粉检测用B型和E型百准试块。性能和指标均高于国外同类产品。已被批准为“国家标准样品”推广使用。ST80（c）照度计和UV-A紫外辐照计性能可满足要求。M1型多功能标准试片于国外KS234
8、试片等效。荧光磁粉的质量也在不断提高。但黑光等的品种还有待开发，荧光磁粉检验使用还不够普遍，袖珍式磁强计的生产还满足不了市场需求。国外有不同规格（包括黑光和白光）的光导纤维内窥镜，能满足孔内壁缺陷的检测要求，仪器型号和生产厂家一般都纳入有关技术标准中。国内已研制出光导纤维内窥镜，希望提高黑光辐照度后能大力推广应用。 在工艺方法方面，我国发明的磁粉探伤-橡胶铸型法，为间断检测小孔内壁早期疲劳裂纹的产生和扩展速率闯出了一条新路，还为记录缺陷磁痕提供了一种可靠的方法，比国外应用了几十年的磁橡胶法有无可比拟的优越性。 磁粉探伤的质量控制，是对影响磁粉检测灵敏度和检测可靠性的诸因素逐个地加以控制。国外非
9、常重视，不仅制定了具体控制项目，校验周期和技术要求，并设有质量监督检查机制保证贯彻执行。同时对质量控制技术要求，通过实践不断进行修正。使国内外磁粉检测标准的技术要求越来越接近和更合理。在我国，借鉴国外先进经验，磁粉探伤的质量观也日益受到重视，并能很好贯彻执行，但各行业各单位的发展不平衡，有些质量控制项目没有纳入标准，有的虽纳入标准，但流于形式。这一点已引起业内人士的关注，这种局面急待改变。 现在，我国对磁粉探伤的基础理论研究比较重视，已取得较大的进展，断裂力学在无损检测领域的应用。为制定更合理的产品磁粉探伤验收标准提供了依据。磁粉探伤方法日趋完善。对无损检测的人员的培训空前重视，人员素质大大提
10、高。我们相信，磁粉探伤将得到更加广泛的应用。为控制产品质量，防患于未然作出应有的贡献。1.3本论文研究的内容及意义可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发
11、展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理
12、器的优点。通过上述方法，磁粉探伤机的工作、复位、自动、手动、磁化、喷淋、加紧松开、排料、抓取、伸缩、夹爪回转、转位、电极转动等一系列动作通过PLC编程自动控制，减少人为因素的隐患，提高了检测的准确性。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。1.4 内容简
13、介本课题面向磁粉探伤机的开发研究解决可编程控制器（PLC）对硬件机械的自动控制。第一章：绪论，介绍磁粉探伤机的背景，相关技术及国内外发展状况，并论述本论文研究的内容及意义。第二章：系统环境介绍，对系统可编程控制器（PLC）进行分析，对OMRON系列可编程控制器特点及功能进行介绍。第三章：CP1E系列欧姆龙PLC简介第四章：CDW-1000F型磁粉探伤机控制器的需求分析，介绍CDW-1000F型磁粉探伤机机构特点和需求，并对CDW-1000F型磁粉探伤机的工作愿意进行阐述。第五章：分析CDW-1000F磁粉探伤机的控制器的总体设计及程序设计。第六章：CDW-1000F磁粉探伤机控制器的详细设计和程序分析。第七章：结论，对本论文进行总结概括。2 PLC环境介绍2.1 PLC的定义2.1.1 P
