基于PLC的線棒熱壓機(jī)控制系統(tǒng)機(jī)械工程畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告

1、實(shí)習(xí)(調(diào)研)報(bào)告一、 課題的來源及意義發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)歷史已很悠久，工藝基本定型，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)工藝已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化1。但是，在電機(jī)生產(chǎn)過程中，線圈熱壓成型工藝迄今為止仍是手工操作，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不能得到很好的保證。此外，對每一種規(guī)格型號的線圈都需制備、更換和使用相應(yīng)的一種壓鐵，不僅浪費(fèi)材料，又極大地制約了生產(chǎn)的發(fā)展。如何確保發(fā)電機(jī)線圈的各部分尺寸滿足成型線圈的設(shè)計(jì)要求，提高下線的工藝水平及縮小同國際發(fā)達(dá)國家在成型線圈制造工藝水平上的差距，已成為中型電機(jī)成型線圈制造新技術(shù)的工作目標(biāo)。因此，迫切需要研制新一代效率高的專用設(shè)備即熱壓機(jī)床來完成壓制線圈

2、的任務(wù)，國內(nèi)在成型線圈熱壓型設(shè)備的研制方面已取得了初步成效，并已形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。要滿足對成型線圈的設(shè)計(jì)與工藝要求,依據(jù)經(jīng)繞制后的發(fā)電機(jī)線圈的直線度和線圈截面尺寸,是設(shè)計(jì)和制造中型電機(jī)成型線圈熱壓型設(shè)備所普遍遵循的原則.而經(jīng)過熱壓固化后的線圈的截面尺寸是成型的關(guān)鍵2。這不僅依賴于成型線圈熱壓型設(shè)備精密緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和現(xiàn)代化的制造工藝，采用先進(jìn)的、精確的控制技術(shù)更是起到舉足輕重的作用。為確保發(fā)電機(jī)線圈的各部尺寸滿足線圈的設(shè)計(jì)要求，提高下線的工藝水平，因而開發(fā)適合的發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床加熱加壓智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反映設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，對提高設(shè)備生產(chǎn)效率，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重大的意義。在現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集

3、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠?yàn)檐囬g管理者統(tǒng)計(jì)設(shè)備的產(chǎn)能，同時(shí)可為車間技術(shù)人員完成有關(guān)的信息的統(tǒng)計(jì)有很大的幫助?？梢詾楣芾碚咛峁┥a(chǎn)設(shè)備以及質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和趨勢圖。為用戶提供生產(chǎn)狀況的總體認(rèn)識。智能監(jiān)控系統(tǒng)的建立,能夠有效的提高企業(yè)競爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)為生產(chǎn)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。二、 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.機(jī)電控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 所謂自動(dòng)控制，指的是在沒有人直接參與的情況下，利用控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程的工作狀態(tài)，使之保持不變或按預(yù)定的規(guī)律變化這樣一種現(xiàn)象。自動(dòng)控制系統(tǒng)是由一些機(jī)電元件或裝置以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制為目標(biāo)而按照一定的方式和內(nèi)容連續(xù)組合而成的一個(gè)整體。 機(jī)械自動(dòng)控制系

4、統(tǒng)控制對象是機(jī)械，現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)常常融合在一起，構(gòu)成“機(jī)電一體化系統(tǒng)”3。 而提到機(jī)械自動(dòng)控制一定離不開工控計(jì)算機(jī)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(簡稱工控機(jī))是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置,目前已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè),工控機(jī)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的最佳配套產(chǎn)品,而工業(yè)可編程序控制器(plc)則在工控領(lǐng)域中占有主要的地位。 plc( programmable logic controller),是可編程邏輯控制器的縮寫。它是一種以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電器控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置,具有如下特點(diǎn)4:(1)高可靠性

5、:如三菱、西門子、歐姆龍的plc產(chǎn)品,平均無故障時(shí)間大大超出iec規(guī)定的10萬小時(shí),并可采用多機(jī)冗余系統(tǒng),進(jìn)一步提高可靠性。(2)編程方便、易于使用:梯形圖語言、sfc、功能塊等多種編程語言和方式,直觀易懂,易于上手。(3)控制功能極強(qiáng):除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外,還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、pid控制、過程控制、數(shù)字控制等功能,還可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。(4)擴(kuò)展機(jī)與外部連接極為方便:各個(gè)受控設(shè)備可通過plc網(wǎng)絡(luò)模塊連接在一起,實(shí)現(xiàn)有效信息資源的共享于交換。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,可編程邏輯控制器起著核心作用?？删幊踢壿嬁刂破饔?969年在美國面世,經(jīng)過30多年的發(fā)展,現(xiàn)在已成為最重要、最可靠

6、、應(yīng)用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)?？删幊踢壿嬁刂破饔蒫pu(中央處理單元)、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊、可編程器和電源五大部分組成。 它的cpu采取掃描方式工作,每一次掃描完成以下工作5 : (1)將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。(2)逐條讀入后解釋用戶程序,產(chǎn)生相應(yīng)控制信號去控制相關(guān)電路,完成數(shù)據(jù)存取、傳送和處理工作,并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各個(gè)相關(guān)寄存器內(nèi)容。(3)將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊,去控制外部負(fù)載。plc的cpu是以分時(shí)操作的方式處理各項(xiàng)任務(wù)的。由于運(yùn)算速度高,從plc的外部輸入、輸出關(guān)系來看,處理過程幾乎是瞬時(shí)完成的。plc的用戶程序由若干條指令

7、組成,指令在存儲(chǔ)器中按步序號順序排列。用戶程序采取掃描工作方式運(yùn)行。在沒有跳轉(zhuǎn)指令的情況下, cpu 從第一條指令開始,順序逐條的執(zhí)行用戶程序,直到用戶程序結(jié)束,然后,程序返回第一條指令開始新的一輪掃描。plc就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述的掃描循環(huán),達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。根據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì),在工業(yè)控制中80%都采用plc來完成。因?yàn)轫樞蚩刂剖枪た夭豢扇鄙俚囊画h(huán),幾乎任何一個(gè)過程控制和生產(chǎn)管理都是有步驟地進(jìn)行的,因此都可以采用plc。目前國外plc應(yīng)用于自動(dòng)控制這一領(lǐng)域占60%,應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理占20%,用于生產(chǎn)管理占18% ,用于人機(jī)接口占22%。可見對于工控來說plc占主導(dǎo)地位,而數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)管理

8、等目前計(jì)算機(jī)仍是主體。目前,全世界約有plc生產(chǎn)廠家約200家,生產(chǎn)300 多個(gè)品種。全球plc發(fā)運(yùn)件數(shù)1998 年為1456萬件,1999年為1620萬件, 2001年達(dá)到1778萬件。在2001年發(fā)運(yùn)的plc中,按最終用戶分:汽車占23% ,糧食加工占16.4%,化學(xué)藥品占14.6% ,金屬、礦山占11.5%,紙漿、造紙占11.3% ,其他占23.2%。而且隨著plc與ipc、dcs集成,plc逐漸成為占自動(dòng)化裝置及過程控制系統(tǒng)最大市場份額的產(chǎn)品。2000年plc的銷售額在控制市場份額中超過50%6。在全球plc制造商中,根據(jù)美國automation research corp(arc)調(diào)

9、查,世界plc領(lǐng)導(dǎo)廠家的五霸為siemens(西門子)公司、allen-bradley(a-b)公司、schneider(施耐德)公司、mitsubishi(三菱)公司和omron(歐姆龍)公司,他們的銷售額約占全球總銷售額的三分之二7。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求,可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將plc理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去, plc不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要,而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體,其功能也日趨完善。2.電機(jī)成型線圈熱壓型裝備的現(xiàn)狀2.1電機(jī)成型線圈熱壓型裝備的種類制造中型電機(jī)各種線圈所使用的設(shè)備，大部分是一

10、些專用的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，在這些設(shè)備上安裝一種或者數(shù)種工裝和模具，可以對原材料或半成品按工藝技術(shù)要求進(jìn)行加工，達(dá)到所需要的形狀尺寸，制造出電氣性能優(yōu)良和機(jī)械性能較高的各類成型線圈。中型電機(jī)成型線圈的熱壓型設(shè)備種類很多8，現(xiàn)分述如下：按用途來分，主要有兩大類：一類用于制造定子成型線圈，如圈式定子線圈油壓機(jī)，這類設(shè)備的主要特點(diǎn)是采用液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對定子線圈的加壓。另一類用于制造轉(zhuǎn)子成型線圈，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈多頭油壓機(jī)，該設(shè)備的最大特點(diǎn)是用蒸汽加熱板對轉(zhuǎn)子線圈加熱。還有制造磁極成型線圈的立式四柱油壓機(jī)，有100t，250t，400t油壓機(jī)多種規(guī)格。按結(jié)構(gòu)分，中型電機(jī)成型線圈的熱壓型設(shè)備分為上壓式和下壓式。

11、上壓式結(jié)構(gòu)其公稱壓力在4000kn以下，主要特點(diǎn)是油缸及活動(dòng)橫梁在油壓機(jī)的上方，活動(dòng)橫梁從上往下壓制。油壓力在4000kn或者更大的都采用下壓式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是油缸及活動(dòng)橫梁在油壓機(jī)的下方，而活動(dòng)橫梁是從下往上壓制。按成型線圈熱壓設(shè)備的加熱方式分，有遠(yuǎn)紅外線加熱管、電加熱管、電加熱絲、晶閘管溫度自動(dòng)控制電熱模及蒸汽加熱板等。圈式定子線圈油壓機(jī)中采用晶閘管溫度自動(dòng)控制電熱模。這種裝置能自動(dòng)控制壓鐵所需的溫度，而且具有控制精度高，壽命長，無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。蒸汽加熱板是利用水汽管系統(tǒng)中的蒸汽作為轉(zhuǎn)子線圈加熱的熱源。這種加熱方式比較簡單，0.11mpa的蒸汽，就可使加熱板溫度達(dá)到160左右。佳木斯電機(jī)廠2

12、采用遠(yuǎn)紅外線加熱管。對熱壓型機(jī)進(jìn)行加熱，加熱溫度可隨意調(diào)整，并且能夠自動(dòng)顯示。多數(shù)中型電機(jī)成型線圈熱壓設(shè)備中都采用電加熱管加熱，因?yàn)槠浼訜峋鶆?，能保證電樞線圈的加工質(zhì)量。而電熱絲加熱方式由于其極易燒斷，而且維修時(shí)須將模具打開拆卸，耗時(shí)費(fèi)力，因而應(yīng)用不是很廣泛9。按成型線圈熱壓設(shè)備的加壓方式分，有采用汽壓裝置、液壓裝置以及杠桿原理來實(shí)現(xiàn)的。大多數(shù)熱壓型設(shè)備都采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對成型線圈的壓制。它是用液壓油作為工作介質(zhì)，通過液壓元件和管道來傳遞動(dòng)力和控制某些動(dòng)作。液壓傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，單位重量的輸出功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小，承載能力大，能方便有效地進(jìn)行無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍大，控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、

13、省力，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。常州牽引電機(jī)廠9研制的冷、熱壓模設(shè)備采用汽壓裝置加壓，這種裝置雖然也有液壓系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，但由于其沖擊力，噪音大等缺陷，限制了它的廣泛應(yīng)用。運(yùn)用杠桿原理來壓制成型線圈，由于壓緊力的大小不易調(diào)整，承載能力有限，結(jié)構(gòu)比較龐大，而且傳動(dòng)不平穩(wěn)等，故這種加壓方式的應(yīng)用也受到了制約?？梢云诖S著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，制造成型線圈的各種新型的高效的現(xiàn)代化設(shè)備行將問世。2.2我國電機(jī)成型線圈熱壓型裝備的現(xiàn)狀我國在中型電機(jī)成型線圈的制造工藝技術(shù)研究方面起步較晚，尤其是在成型線圈熱壓型設(shè)備的研制方面，受材料制造技術(shù)和相關(guān)試驗(yàn)技術(shù)水平的牽制程度還很大。我國研究設(shè)計(jì)制造的成型線圈熱壓型

14、設(shè)備。佳木斯電機(jī)廠2研制出中型電機(jī)成型線圈的熱壓型機(jī)。該設(shè)備集機(jī)、電、液壓一體化，主要由加熱裝置和加壓裝置兩部分組成，采用由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的上壓缸和側(cè)壓缸同時(shí)對線圈進(jìn)行壓制，兩個(gè)方向的壓力分別可調(diào)，保證了不同尺寸的線圈壓力的需要。該壓型機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，為成型線圈的壓制提供了較好的設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率。但加壓裝置中上工作臺(tái)與活塞，下工作臺(tái)與床身之間熱量損失較多，致使活塞桿密封處的膠圈過早老化，而且局部會(huì)產(chǎn)生一定的溫差。常州牽引電機(jī)廠黃青9設(shè)計(jì)制造出一種適用于直流牽引電動(dòng)機(jī)電樞繞組的冷、熱壓模設(shè)備。該設(shè)備采用汽缸拉緊壓桿，能夠保證夾緊力大小。加熱裝置采用電加熱管加熱，熱電偶測溫，加熱均勻，維修更換方

15、便，而且通用性強(qiáng)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。集美大學(xué)劉麗莉等人10主要是借鑒發(fā)達(dá)國家的制造工藝，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的結(jié)果。采用mcs一51系列單片機(jī)對成型線圈熱壓型機(jī)的工藝溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，避免了儀表控制溫度浮動(dòng)范圍大，溫度控制不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，且輸出結(jié)果比較直觀。當(dāng)加熱時(shí)間或溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，提示工作人員裝、卸線圈。該設(shè)備穩(wěn)定可靠，控制效果良好，提高了生產(chǎn)效率，具有很大的推廣價(jià)值。這些成型設(shè)備的研制成功，標(biāo)志著我國在中型電機(jī)成型線圈熱壓型設(shè)備的制造工藝技術(shù)方面已取得一定的進(jìn)展，這無疑為研制科學(xué)化、現(xiàn)代化的電機(jī)成型線圈熱壓型設(shè)備注入了新的催化劑。但要跟上國際發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平，還有很多工

16、作要做。首先，成型線圈的形成要經(jīng)過線圈的繞制、張形、成形、熱壓固化等一系列工序 ，各道工序之間密切聯(lián)系，互相制約，相互影響，要想獲得符合工藝要求的成型線圈，必須考慮其它幾道工序，特別是繞制線圈的截面尺寸和直線度，這更為研制熱壓型機(jī)增加了難度。其次，我國在成型線圈工藝制造的研究方面的投入力度還很不夠，能夠獲得符合工藝要求的成型線圈的制造設(shè)備的國產(chǎn)化程度及技術(shù)水準(zhǔn)還很低，并且缺乏必要的試驗(yàn)檢測和驗(yàn)證手段。目前，瑞士von rou isola公司作為國際電機(jī)與發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的大企業(yè)，已實(shí)現(xiàn)熱壓線圈的自動(dòng)加熱加壓與保持，但國內(nèi)對于此種工藝的研究報(bào)導(dǎo)的很少。再次，線圈的絕緣結(jié)構(gòu)對成型線圈的質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生很大影

17、響11。 三、 課題研究的目標(biāo)本次課題的研究目標(biāo)是在發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床的加熱加壓的控制系統(tǒng)中應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng)和plc控制技術(shù)，使整個(gè)熱壓機(jī)的性能得到極大提高，并使生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的加工質(zhì)量有所提高。通過智能監(jiān)控和控制系統(tǒng)的目的是使發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床具有以下特點(diǎn)：(1)適應(yīng)性強(qiáng)，即增強(qiáng)機(jī)床的柔性,機(jī)床隨著生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。在發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床上進(jìn)行產(chǎn)品加工，當(dāng)線圈的型號改變時(shí),僅僅需要改變部分系統(tǒng)參數(shù)就能適應(yīng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，而不需要改變整體機(jī)械部分和控制部分的硬件，而且生產(chǎn)過程是自動(dòng)完成的。提高了產(chǎn)品的柔性程度。(2)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。智能監(jiān)控系統(tǒng)可以使發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床按著任何動(dòng)

18、作順序來工作，從而適應(yīng)任何復(fù)雜的工序要求。(3)加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng)后發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床是按照預(yù)定程序自動(dòng)工作的，一般情況下工作過程不需要人工的干預(yù)，消除了操作工人人為產(chǎn)生的誤差，通過制造設(shè)備主機(jī)時(shí),采取提高機(jī)械部分精度等措施，并且可以通過實(shí)時(shí)檢測反饋修正誤差或補(bǔ)償來得到更高精度，使得機(jī)床的產(chǎn)品質(zhì)量得到穩(wěn)定的控制。(4)生產(chǎn)效率高，智能監(jiān)控系統(tǒng)使發(fā)電機(jī)線圈熱壓機(jī)床具有較高的自動(dòng)化程度，加工的整個(gè)過程都有系統(tǒng)自動(dòng)控制完成，工序比較集中，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)使得生產(chǎn)效率明顯提高。(5)有利于科學(xué)化生產(chǎn)管理。采用智能監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確地計(jì)算產(chǎn)品生產(chǎn)工時(shí)，并有效簡化工件成品和半成品

19、的管理工作。智能監(jiān)控系統(tǒng)可以與整個(gè)生產(chǎn)車間乃至整個(gè)工廠的網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成由計(jì)算機(jī)控制和管理的生產(chǎn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的系統(tǒng)化管理。四、課題研究的內(nèi)容發(fā)電機(jī)作為大型發(fā)電設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備，其線圈生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，對加工時(shí)加溫定性過程要求嚴(yán)格，其加熱溫度的控制決定了發(fā)電機(jī)的性能、絕緣性、耐久性和穩(wěn)定性等性能。加熱溫度必須按照設(shè)計(jì)好的要求在各時(shí)間段內(nèi)逐漸升高，溫度變化過程直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。加熱過程中，對象特性是時(shí)變的，且有很大的滯后，造成溫控難點(diǎn)，但溫度直接影響發(fā)電機(jī)的品質(zhì)、產(chǎn)量，控制精度要求較高。本課題針對加熱過程的特殊性設(shè)計(jì)一種計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。采用簡單pid控制算法對加熱過程中的快速

20、加熱、中速加熱、保溫過程進(jìn)行控制。要求各個(gè)部位具有各自獨(dú)立的工藝控制曲線，滿足在不同品種、不同位置，甚至不同季節(jié)的不同溫控過程，生產(chǎn)不同品種的發(fā)電機(jī)線圈。本課題首先做總體設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)熱壓機(jī)的設(shè)計(jì)得將其分成兩部分，液壓部分與電氣部分。液壓部分要設(shè)計(jì)液壓的回路，選用的各種閥的類型。電氣部分要對液壓部分進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)，電，液一體化。電氣部分使用plc控制，不僅可以達(dá)到控制要求精度，還可以為以后機(jī)器升級帶來方便。整個(gè)設(shè)計(jì)通過對液壓原理、電氣原理以及plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，可以保證控制精度的要求，達(dá)到生產(chǎn)實(shí)際所需的工藝和質(zhì)量要求。五、課題研究的方法和手段1.了解發(fā)電機(jī)線圈制造的相關(guān)信息（1）了解

21、發(fā)電機(jī)線圈的加工工藝過程； （2）了解符合發(fā)電機(jī)線圈加熱定性的工藝要求； （3）了解整個(gè)加工流程對發(fā)電機(jī)線圈控制的要求，包括溫度的采集和控制、壓力的采集和控制、控制過程中的保護(hù)等方面。2.進(jìn)行控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 發(fā)電機(jī)線圈加工所用的熱壓機(jī)必須實(shí)現(xiàn)加熱加壓，而且加熱加壓溫度必須按照設(shè)計(jì)好的要求在各時(shí)間段內(nèi)逐漸升高，溫度變化過程直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。加壓過程中壓力要求很大，而且不能超過工藝要求，能實(shí)時(shí)的反映出來以便更好的控制。加熱過程中，對象特性是時(shí)變的，且有很大的滯后，造成溫控難點(diǎn)，但溫度直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)、產(chǎn)量，控制精度要求高。所以必須使用熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變化，以便很好的控制。在總體設(shè)

22、計(jì)中初步確定控制系統(tǒng)需要采集監(jiān)測的參數(shù)，并確定控制系統(tǒng)的大致控制和調(diào)節(jié)功能。發(fā)電機(jī)線圈加工溫控系統(tǒng)的基本要求是：較快的響應(yīng)速度，合理地追蹤，采集以及顯示數(shù)據(jù)，按照固化工藝要求，最終獲得目標(biāo)固化質(zhì)量要求。在固化過程中，固化溫度較工藝要求溫度會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏差，這是工藝過程中出現(xiàn)的必然狀況或控制過程不可避免的，然而自動(dòng)控制要保證這種偏差盡量小，失去平衡后要盡快恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的基本要求，本加熱系統(tǒng)采用pid控制方法。pid控制是最早發(fā)展起來且目前在工業(yè)過程控制中依然是應(yīng)用最為廣泛的控制策略之一，這是因?yàn)閜id控制器結(jié)構(gòu)簡單，且綜合了關(guān)于系統(tǒng)過去、現(xiàn)在和未來三方面信息，對動(dòng)態(tài)過程無需太多

23、的預(yù)先知識，魯棒性強(qiáng)，控制效果一般令人滿意，而且為廣大工程技術(shù)人員所熟知。 3.進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是基于 simatic s7-300 plc實(shí)現(xiàn)簡單的pid 控制策略的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)的硬件已經(jīng)選定，并已有總體設(shè)計(jì)思路，所以這一步的工作重點(diǎn)是在控制系統(tǒng)程序的編寫與調(diào)試上。plc編程軟件以西門子公司的step7作為軟件編程環(huán)境，盡可能采用模塊化的方法進(jìn)行編程，從而組織清晰、結(jié)構(gòu)明確、易于修改。在上述完整的軟件設(shè)計(jì)流程中，根據(jù)設(shè)計(jì)出的框圖與細(xì)化功能圖編寫控制程序是整個(gè)工作的核心部分。具體步驟如下：(1)繪制程序控制流程圖(2)設(shè)計(jì)梯形圖(3)將梯形圖下載到plc(4)對程序進(jìn)行調(diào)

24、試和修改(5)聯(lián)機(jī)調(diào)試(6)編制技術(shù)文件4simatic s7-300 plc及其編程軟件簡介（1）simatic s7-300 plc 簡介1215 plc 的工作過程是以循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序來完成控制任務(wù)，其中包括：程序?qū)Ω鱾€(gè)過程輸入信號進(jìn)行采樣，對采樣信號進(jìn)行運(yùn)算和處理，并把運(yùn)算結(jié)果輸出到生產(chǎn)過程之中（每一步之間都可以有中斷）。 運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)； 與編程器交換信息任務(wù)； 與數(shù)字處理器交換信息任務(wù)； 與外部設(shè)備接口交換信息任務(wù)； 執(zhí)行用戶程序任務(wù)； 輸入輸出信息處理任務(wù)。由于 plc 采用周期掃描式的工作，所以它的程序執(zhí)行、中斷處理及輸入輸出處理等方式都和計(jì)算機(jī)有所區(qū)別。plc 也是一

25、種廣義的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它之所以能如此迅速的發(fā)展是它有著普通計(jì)算機(jī)所不及的一些特點(diǎn)。 可靠性：包括其有效性和可維修性； 易操作性：主要表現(xiàn)在其操作方便、編程方便、維修方便三個(gè)方面； 靈活性：主要體現(xiàn)在其編程靈活、擴(kuò)展靈活和操作靈活?？刂葡到y(tǒng)中使用的 plc 是s7-300，提供了多種性能的 cpu和豐富的且?guī)в性S多功能的 i/o 模塊，各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊，而且當(dāng)控制任務(wù)增加并且愈加復(fù)雜是，可隨時(shí)附加模塊對 plc 進(jìn)行擴(kuò)展，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活。它的大量功能能夠支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)，主要有：高速指令處理功能；集成在s7-3

26、00 系統(tǒng)內(nèi)的人機(jī)界面功能；cpu 智能化診斷功能及口令保護(hù)等。simatic s7-300 是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展，系統(tǒng)主要有由中央處理單元、存儲(chǔ)器、信號模塊、通信處理器、功能模塊以及其他輔助設(shè)備。（2）s7-300 編程軟件 step7 簡介1624s7-300 plc的編程語言是step7，step7有著結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，用文件塊的形式管理用戶編寫的程序及程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)，如果這些文件塊是子程序，可以通過調(diào)用語句，將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶程序。這樣，plc的程序組織明確，結(jié)構(gòu)清晰，易于修改。step7將用戶程序指令存放在“塊”中。通常，用戶程序由組織

27、塊(ob)，功能塊(fb和fc)、數(shù)據(jù)塊(db)構(gòu)成。組織塊(ob)是系統(tǒng)操作程序與用戶應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運(yùn)行。ob塊根據(jù)操作系統(tǒng)調(diào)用的條件(如事件中斷、報(bào)警中斷)分為幾種類型，這些類型有不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級的ob可以中斷低優(yōu)先級的ob。每個(gè)s7-300 cpu中包含一套可編程的ob塊，不同的ob塊執(zhí)行特定的功能。ob1是主程序循環(huán)塊，ob35是時(shí)間中斷塊等。功能塊(fb和fc)實(shí)際上是用戶子程序，分為帶“記憶”的功能塊fb和不帶“記憶”的功能塊fc。前者有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與該功能塊的參數(shù)表完全相同的數(shù)據(jù)塊(db)附屬于該功能塊，并隨著功能塊的調(diào)用而打開，隨功能塊的結(jié)

28、束而關(guān)閉。功能塊fc沒有背景數(shù)據(jù)塊，當(dāng)fc完成操作時(shí)數(shù)據(jù)不能保持。另外在每個(gè)s7 cpu中，常駐有系統(tǒng)功能塊(sfb和sfc )。數(shù)據(jù)塊(db)是用戶定義的用于存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，可以被打開或關(guān)閉。db可以是屬于某個(gè)fb的背景數(shù)據(jù)塊，也可以是獨(dú)立的通用全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，用于fb和fc。六、實(shí)驗(yàn)方案的可行性分析1.個(gè)人的知識準(zhǔn)備、開發(fā)能力方面基本了解發(fā)電機(jī)線圈控制系統(tǒng)的相關(guān)背景知識，機(jī)電系統(tǒng)控制和plc控制的基礎(chǔ)知識掌握的也比較牢固，設(shè)計(jì)部件的層次比較清晰，對plc編程和電腦繪圖軟件的使用有基本的了解，學(xué)習(xí)新事物的能力較強(qiáng)。2.開發(fā)工具方面以plc編程軟件step7為主。七、課題研究的進(jìn)度安排畢業(yè)設(shè)計(jì)總

29、共14周，大致安排如下：第1周：接受任務(wù)書，理解設(shè)計(jì)課題的主要任務(wù)，查找相關(guān)的中外文資料，調(diào)查國內(nèi)外現(xiàn)狀，寫相關(guān)調(diào)研報(bào)告，初步完成外文翻譯工作。第2周：進(jìn)一步細(xì)化調(diào)研報(bào)告何外文翻譯。第3周：提交調(diào)研報(bào)告和完成外文翻譯。第4周：對發(fā)電機(jī)線圈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，了解發(fā)電機(jī)線圈控制系統(tǒng)相關(guān)知識。第5周：學(xué)習(xí)plc編程軟件step7及相關(guān)編程知識。待添加的隱藏文字內(nèi)容3第6周：形成初步設(shè)計(jì)思路。第7-10周：上機(jī)編程設(shè)計(jì)。第11周：進(jìn)一步完善所有設(shè)計(jì)內(nèi)容。第12周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，調(diào)整排版格式并打印裝訂。第13周：接受指導(dǎo)教師和評閱人對畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的評閱工作，提出畢業(yè)答辯申請。第14周：參加畢業(yè)答辯。八、可具備的實(shí)驗(yàn)條件硬件環(huán)境：cpu：mobile intel(r) pentium(r)4-m 2.40ghz 內(nèi)存：1g軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)：microsoft windows xp home edition sp2 開發(fā)工具：step7 編程軟件 瀏覽器：mi