龍門刨床刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 龍門刨床刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 　 </p><p

2、>　　專 業(yè)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 月 日</p><p>　　1．課題來源及研究的目的和意義</p><p>　　世界的機(jī)械加工工業(yè)需要很多大型加工設(shè)備，而且朝

3、著快速化，自動(dòng)化，精確化的方向日趨快速發(fā)展著。生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝要求也越來越高。龍門刨床（planing machine）主要用于刨削大型工件，也可在工作臺(tái)上裝夾多個(gè)零件同時(shí)加工，　龍門刨床具有門式框架和臥式長(zhǎng)床身的刨床。龍門刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作臺(tái)上裝夾多個(gè)零件同時(shí)加工，是工業(yè)的母機(jī)。</p><p>　　圖1-1 龍門刨床示意圖</p><p>　　如圖1-1，龍門刨床的工作

4、臺(tái)帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個(gè)垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并可沿橫梁作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刨刀可在刀架上作垂直或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；橫梁可在兩立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個(gè)立柱上還安裝可沿立柱上下移動(dòng)的側(cè)刀架,以擴(kuò)大加工范圍工作臺(tái)回程時(shí)能機(jī)動(dòng)抬刀，以免劃傷工件表面。機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)可用發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組或用可控硅直流調(diào)速方式,調(diào)速范圍較大,在低速時(shí)也能獲得較大的驅(qū)動(dòng)力。有的龍門刨床還

5、附有銑頭和磨頭，變型為龍門刨銑床和龍門刨銑磨床，工作臺(tái)既可作快速的主運(yùn)動(dòng)，也可作慢速的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要用于重型工件在一次安裝中進(jìn)行刨削、銑削和磨削平面等加工。</p><p>　　如今很多很多龍門刨床還在使用傳統(tǒng)的工作方式，尤其是控制和驅(qū)動(dòng)部分則有著不同程度的老化，這對(duì)加工性能及成本有很大的影響，有的甚至無法加工一些要求較高的工件，課題主要針對(duì)龍門刨床的工作方式進(jìn)行模擬和分析研究，設(shè)計(jì)了一套低成本高性能的控制方案，

6、如果應(yīng)用與實(shí)踐，可以大大發(fā)揮龍門刨床的加工能力，而且可以使龍門刨床的控制和使用得當(dāng)，能夠提高效率節(jié)約成本，還可以延長(zhǎng)使用的壽命。</p><p>　　2．國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　上世界60年代在龍門刨床上廣泛使用的是JF-D調(diào)速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國(guó)有大中型企業(yè)仍然占有相當(dāng)大的比重，但是JF-D型的龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)存在很多問題。</p><

7、;p>　　上世界80年代的時(shí)候，許多企業(yè)對(duì)龍門刨床進(jìn)行了電氣改造，用了晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)（SCR-D）模擬直流調(diào)速系統(tǒng)取代了JF-D調(diào)速系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)的主要問題是；眾多功能單元之間接插件過多，接插件的觸點(diǎn)容易出現(xiàn)接觸不良的故障，影響了系統(tǒng)的可靠性，造成了維護(hù)和檢修難度比較大[1]。</p><p>　　1990年左右，半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷的發(fā)展和完善，工業(yè)先進(jìn)國(guó)家研制出成套的全數(shù)字晶閘管直流調(diào)速裝置，

8、并成功地應(yīng)用在工業(yè)實(shí)踐中。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)存在問題是低速性能不好，所有電氣參數(shù)都是英文顯示，對(duì)電氣維護(hù)人員的技術(shù)要求大大提高[1]。</p><p>　　1996年左右，由于變頻器性能的不斷完善和推廣，嘗試將變頻器運(yùn)用于拖動(dòng)系統(tǒng)，將PLC和變頻器成功地應(yīng)用于龍門刨床，是龍門刨床的電氣性能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得到了極大的改善[1]。</p><p>　　如今PLC技術(shù)的發(fā)展和成熟，用PLC設(shè)計(jì)

9、刨床的電氣控制系統(tǒng)是行之有效的方法。龍門刨床的運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)輔助運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)運(yùn)動(dòng)是只工作臺(tái)連續(xù)重復(fù)往返運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)指刀架的進(jìn)給，輔助運(yùn)動(dòng)是為了調(diào)整刀具而設(shè)置的，如橫梁的夾緊放松，橫梁的上、下移動(dòng)，刀架的快速移動(dòng)、潤(rùn)滑等。龍門刨床工作臺(tái)是作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的，前進(jìn)時(shí)為工作行程，此時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)的電機(jī)有負(fù)載。后退時(shí)為返回行程，刀具抬起，電機(jī)為空載。</p><p>　　3．主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)要求；</

10、p><p><b>　　3.1主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　?。?）項(xiàng)目的技術(shù)要求及總體設(shè)計(jì)方案。 </p><p>　?。?）系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（硬件組成及接線）。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（PLC程序設(shè)計(jì)、變頻器參數(shù)設(shè)定或觸摸屏界面設(shè)計(jì)）。</p><p>　　（4）調(diào)試并取

11、得滿意的結(jié)果。</p><p>　?。?）建立完整的工程文件：電氣接線圖，文檔完備的PLC程序清單，變頻器參數(shù)設(shè)定清單或觸摸屏組態(tài)文件。</p><p>　　3.2本設(shè)計(jì)要求達(dá)到的技術(shù)要求</p><p>　　運(yùn)動(dòng)模擬器將作為“刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)”的虛擬控制對(duì)象，以完善控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。利用該模擬器可以像在實(shí)際系統(tǒng)上一樣進(jìn)行逼真的調(diào)試，以檢驗(yàn)控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)的

12、正確性。對(duì)象模擬器由PLC和觸摸屏組成，它接受變頻器發(fā)出的輸出頻率信號(hào)，判斷出刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向和速度，然后在觸摸屏上的動(dòng)畫來模擬刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可給出刨臺(tái)位置的檢測(cè)信號(hào)，作為被控對(duì)象的反饋信號(hào)。</p><p>　　4研究方案及進(jìn)度安排，預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p><b>　　4.1 研究方案</b></p><p>　　本課題是以PLC、

13、變頻器作為主要控制器，我們采用THPJW-1型維修電工實(shí)驗(yàn)考核裝置，擁有PLC和變頻器等多種設(shè)備一體化，它是整個(gè)整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，通過輸入接收來自按鈕操作站和轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作信號(hào)及其它設(shè)備的狀態(tài)信息，將這些信號(hào)經(jīng)PLC內(nèi)部的程序運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果通過輸出點(diǎn)，控制直流調(diào)速器完成主拖動(dòng)，同時(shí)控制各交流電動(dòng)機(jī)的接觸器完成輔助拖動(dòng)。在工作時(shí)，PLC 根據(jù)操作面板上的發(fā)令元件（如啟動(dòng)按鈕）及刨臺(tái)位置傳感器的狀態(tài)，結(jié)合控制邏輯發(fā)出控制指令到變頻器，

14、使變頻器驅(qū)動(dòng)刨臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)按照期望的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滿足刨床的自動(dòng)加工要求。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)室里不可能真的安裝刨床，在控制系統(tǒng)中刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是利用電子模擬器來模擬實(shí)現(xiàn)的。模擬器接受變頻器發(fā)出的輸出頻率信號(hào)，判斷出刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向和速度，然后利用模擬器上的光柱的運(yùn)動(dòng)來代表刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可給出刨臺(tái)位置的檢測(cè)信號(hào)，并連接到PLC的輸入，作為被控對(duì)象的反饋信號(hào)。有了模擬器后，控制系統(tǒng)

15、的結(jié)構(gòu)就完整了，可以像在實(shí)際系統(tǒng)上一樣進(jìn)行逼真的調(diào)試，以檢驗(yàn)硬件和軟件設(shè)計(jì)的正確性。如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2 進(jìn)度安排和預(yù)期目標(biāo)</p><p>　　1．第1-5周，查閱資料，了解課題的背景、意義，制訂合理的研究方案。</p><p>　　2．第6-7周，分解控制要求

16、，編寫PLC程序、觸摸屏界面，規(guī)劃變頻器參數(shù)的設(shè)定。</p><p>　　3．第8周，系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　　4．第9-10周，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯</p><p>　　5．預(yù)計(jì)研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施</p><p>　　1．初次接觸順序控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，容易把握不好課題的主要任務(wù)方向，被次要任務(wù)及

17、與設(shè)計(jì)無關(guān)的細(xì)節(jié)牽絆，浪費(fèi)不必要的時(shí)間和精力，影響進(jìn)度。應(yīng)注重及時(shí)與指導(dǎo)教師的溝通，多多虛心請(qǐng)教。</p><p>　　2．本次畢設(shè)題目選擇了自己的弱項(xiàng)編程，力求挑戰(zhàn)自我，爭(zhēng)取在編程能力方面得到提高。為此，需要多閱讀學(xué)習(xí)有關(guān)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可編程邏輯控制方面的書籍，多思考，加強(qiáng)自身邏輯思維的培養(yǎng)。并且要理論結(jié)合實(shí)踐，通過電腦軟件的有效使用，掌握學(xué)習(xí)軟件的科學(xué)方法。 </p><p>　

18、　3．程序現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多預(yù)期考慮不到的突發(fā)狀況，應(yīng)盡量保持冷靜的頭腦，耐心及信心的分析問題、解決問題。并認(rèn)真向指導(dǎo)教師及現(xiàn)場(chǎng)工作人員學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 梁述明，劉惠康，黃開知.龍門刨床全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)[J].武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1998,21（2）：65-89</p><p&

19、gt;　　[2] 劉啟中，蔡德福.現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2000：1~5</p><p>　　[3] 杜君文，鄧廣敏.數(shù)控技術(shù)[M].天津.天津大學(xué)出版社，2002：12~19</p><p>　　[4] 張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2000</p><p>　　[5] 張燕賓.電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速圖解[M].中國(guó)電力

20、出版社.2003</p><p>　　[6] 蔡紅斌.電氣與PLC控制技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[7] Mohan. Power Electronics: Converters, Application, and Design. 3rd ed. WILEY,2003</p><p>　　[8] Communications

21、 in Computer and Information Science, 1, Volume 225, Applied Informatics and Communication, Part 2, Pages 479-486</p><p>　　[9] Communications in Computer and Information Science, 1, Volume 216, Adv

22、ances in Computer Science, Environment, Ecoinformatics, and Education, Pages 552-556</p><p>　　[10] THPJW-1型 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書PD002(V1.0) [M].</p><p>　　[11] 上海步科自動(dòng)化有限公司.EV5000軟件使用手冊(cè)[M]. 2002</p><

23、;p>　　[12] 程彪等.基于PLC控制的龍門刨床上的應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（10）：46-49</p><p>　　[13] 歐姆龍（中國(guó)）統(tǒng)轄祭壇.CP1E CPU 單元硬件操作手冊(cè)[M].</p><p>　　[14] 歐姆龍（中國(guó)）統(tǒng)轄祭壇. SYSMAC CPM1A可編程序控制器編程手冊(cè)[M].</p><p>　　[1