組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)設計開題報告

天津理工大學中環(huán)信息學院 本科畢業(yè)設計開題報告 屆： 2013 系別：自動化工程系 專業(yè)：電氣工程及其自動化 畢業(yè)設計 題目 組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)設計 學生 姓名 學號 指導 教師 職稱 （報告內(nèi)容包括課題的意義、國內(nèi)外發(fā)展狀況、本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟以及參考文獻資料等， 不少于 800 字） 一、課題的意義 組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)是一種多功能高效鉆孔加工機床，可以大幅度提高零件加工的自動化水平，提高生產(chǎn)效率，減小工 作強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。各種機器、儀器等技術設備需要大量的零部件，零件的形狀、尺寸和表面粗糙度，對設備的性能起決定作用。工件往往需要在機床上經(jīng)過幾十道加工工序才能完成，組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)就可以簡化加工工序，滿足這些要求。 二、國內(nèi)外發(fā)展狀況 在我國，組合鉆床的研究和發(fā)展具有相當?shù)幕A，應用也已經(jīng)深入到很多行業(yè)，是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設備之一。組合鉆床及其自動化控制是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套的工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用 ，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合鉆床主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的帶孔工件等，完成鉆孔、擴孔、鉸孔和加工凹面等。組合鉆床的分類繁多，有大型組合鉆床和小型組合鉆床，有單面、雙面、三面、臥式、立體式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺式組合鉆床等。隨著技術的不斷進步，組合鉆床的自動化控制和組態(tài)監(jiān)控越來越受到人們的關注，它主要是應用可編程控制器（ PLC），并配以組態(tài)監(jiān)控軟件，對加工所用的機械臂進行任意的工作循環(huán)控制和工作狀態(tài)的監(jiān)控，并能 靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合鉆床在產(chǎn)品的加工，數(shù)控等方面中所占的比例也越來越大。 由于組合鉆床是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合鉆床總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合鉆床幾乎都從國外進口。但隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、多品種、短周期、數(shù)控組合鉆床正沖擊著傳統(tǒng)的組合鉆床行業(yè)，因此組合鉆床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合鉆床加 工精度、工作可靠性和技術的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合鉆床產(chǎn)品自動化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化，適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。從 2002 年年底第 21 屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界 10 多個國家和地區(qū)的 500 多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中，超高速和超高精度加工技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎，機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉速和進給速度。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時 ，加工的形狀卻日益復雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關鍵的是現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監(jiān)控并積累有關數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距。因此高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今 后我國組合床鉆技術裝備的發(fā)展方向。 三、課題研究內(nèi)容 組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng) 是 組合機床的重要系統(tǒng)，其 提高 了 自動化水平 ， 可以大大減輕勞動強度 ， 提高生產(chǎn)效率 ，使工作環(huán)境更加安全可靠。由于 PLC 控制系統(tǒng)具有結構簡單、編程方便、調(diào)試周期短、可靠性高、抗干擾能力強、故障率低、對工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點，所以選擇 PLC 作為系統(tǒng)的控制器。應用 組態(tài)軟件 完成參數(shù)檢測，實現(xiàn)了對組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測控、數(shù)據(jù)紀錄、遠程監(jiān)視，適應了工藝操作需求。本課題研究的內(nèi)容主要包括：熟悉課題內(nèi)容、熟練掌握 PLC 和組態(tài)控制軟件、組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計、 PLC 控制程序設計、組態(tài)監(jiān)控程序設計、實驗或仿真等。 四、研究方法和研究手段 先調(diào)研課題，了解控制要求，確定控制方案；熟悉課題涉及的知識；進行理論設計；實驗室調(diào)試或模擬仿真；確定系統(tǒng)的硬件結構、控制程序和監(jiān)控程序；最后完成畢業(yè)設計說明書。 為 組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng) ，采 用 S7-200 PLC 完成 功能控制 、 “ 組態(tài)王 ” 軟件開發(fā)主操作站的監(jiān)控功能，從而實現(xiàn)了對 組合鉆床自動監(jiān)控系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)測控、數(shù)據(jù)紀錄、畫面監(jiān)控 ， 適應 了 自動監(jiān)控要求。 五、研究步驟 1查閱參考文獻，熟悉控制要求，確定控制方案； 2 根據(jù)工藝要求進行系統(tǒng)的硬件電路設計； 3系統(tǒng)的 PLC 控制程序設計； 4系統(tǒng)的組態(tài)軟件監(jiān)控程序設計； 5系統(tǒng)的模擬仿真； 6完成畢業(yè)設計說明書。 六、參考文獻 1 王永華現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術北京：北京航空航天大學出版社， 2008.2 2 于慶廣可編程控制器原理及系統(tǒng)設計北京：清華大學出版社， 2004.4 3 王永華現(xiàn)代電氣控制及 PLC 技術北京：北京航空航天大學出版社， 2008.1 4 謝克明自動控制原理北京：電子工業(yè)出版社， 2004.7 5 廖兆榮機床 電氣自動控制北京：北京工業(yè)出版社， 2003.6 6 胡學林可編程序控制器教程北京：電子工業(yè)出版社， 2003.1 7 殷洪義可編程序控制器選擇、設計與維護北京：機械工業(yè)出版社， 2002.11 8 李俊秀可編程序控制器應用技術實訓指導北京：化學工業(yè)出版社， 2002.1 9 何衍慶可編程序控制器原理及應用技巧北京：化學工業(yè)出版社， 2003.4 10 胡學林電氣控制與 PLC北京：清華大學出版， 2005.4 11 陳宇可編程序控制器基礎及編程技巧廣州：華南理工大學出版 社， 2001.5 12 弭洪濤可編程序控制器原理及應用北京：中國水利水電出版社， 1999.7 13 劉金琪機床電器自動控制哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2003.2 14 張燕賓變頻器調(diào)速技術北京：機械工業(yè)出版社， 2003.3 15 張燕賓變頻器應用教程北京：機械工業(yè)出版社， 2011.12 指導教師意見（