黃石理工學(xué)院開題報(bào)告PAGE31、課題來源本課題根據(jù)理論科研需要設(shè)立。2、研究目的和意義在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的方式，對不同類型的零件分別組成的自動(dòng)生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品機(jī)型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過程運(yùn)行，而繼電接觸器控制器系統(tǒng)是采用固定接線，很難適應(yīng)這個(gè)要求，大型自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點(diǎn)的電器工作頻率較低，在頻繁動(dòng)作情況下，壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運(yùn)行可靠性降低。新的控制器PLC的誕生帶來了全新的控制理念,嶄新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及繼電接觸器控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可及的強(qiáng)大功能。PLC是面向用戶的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)：1）高可靠性：PLC所有的輸入輸出接口電路都采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外部電路與PLC內(nèi)部電路之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離；PLC各輸入上均采用R-C濾波技術(shù)，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10-20ms；PLC各模塊采用了性能良好的開關(guān)電源；PLC所采用的器件都進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化。2）豐富的輸入輸出模塊：PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，有豐富的模塊供用戶選用，如：DC/AC,數(shù)字量/模擬量，電壓/電流，脈沖/電位等等。PLC相應(yīng)的輸入輸出模塊與工業(yè)現(xiàn)場的多種器件或者設(shè)備相連接。與輸入模塊相連有按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等；與輸出模塊相連的有電磁閥、接觸器、電機(jī)、指示燈等。為了提高PLC的功能，它還提供了多種人機(jī)對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，PLC還有多種通信模塊。3）采用模塊化結(jié)構(gòu)：除了廂體式的小型PLC，目前絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件如CPU、電源等都采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能用戶可自己組合。4）編程簡單：PLC的編程大多數(shù)采用類似于繼電器控制線路的梯形圖格式，形象直觀，易學(xué)易懂。5）安裝簡單，維修方便。因此無論從穩(wěn)定性、性價(jià)比、安全性方面考慮還是環(huán)境適應(yīng)性考慮可編程控制器控制是最佳的。隨著PLC的應(yīng)用日益普及,其使用方法簡單,便于掌握,且可靠性極高,抗干擾性很強(qiáng),自身具有完善的功能.模塊化的結(jié)構(gòu),使其在工業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來越廣泛。所以研究PLC在自動(dòng)清洗機(jī)中的應(yīng)用技術(shù)具有重要理論意義和實(shí)踐價(jià)值。3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（1）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約30多家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)。雖然我國在PLC生產(chǎn)方面比較弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。在我國應(yīng)用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美PLC居多，小型控制系統(tǒng)、機(jī)床、設(shè)備單體自動(dòng)化及OEM產(chǎn)品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本PLC在靈活性和價(jià)位方面占優(yōu)勢。我國的PLC供應(yīng)渠道，主要有制造商、分銷商（代理商）、系統(tǒng)集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達(dá)到最終用戶的。在國外也有許多著名的PLC公司如施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、ControlLogix等；西門子公司，SIMATICS7-400/300/200系列；GE公司；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。（2）PLC的發(fā)展重點(diǎn)及發(fā)展趨勢1）人機(jī)界面更加友好PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋I(xiàn)PC＋CRT的模式被廣泛應(yīng)用。2）網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強(qiáng)PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。如羅克韋爾A－B公司主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)等。3）開放性和互操作性大大發(fā)展PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護(hù)成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)，形成了長時(shí)期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。4）PLC的功能進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣泛。PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運(yùn)算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運(yùn)算能力均大大增強(qiáng)，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越應(yīng)用于過程控制方面，有人統(tǒng)計(jì)，除石化過程等個(gè)別領(lǐng)域，PLC均有成功能應(yīng)用，PLC在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）＋DCS（過程控制）的模式變成PLC＋I(xiàn)PC模式。4、本課題的主要研究內(nèi)容及擬采取的技術(shù)路線、試驗(yàn)方案超聲波清洗機(jī)在機(jī)械及制造行業(yè)中能很好地實(shí)現(xiàn)零件和加工件的清洗問題。課題在分析超聲波清洗機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和工作原理基礎(chǔ)上，探討如何采用FX2n系列PLC實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的運(yùn)行控制。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：硬件部分主要包括電動(dòng)機(jī)主接線電路、電加熱器及超聲波振蕩器電源電路、PLC輸入/輸出電路等；PLC軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)控制工藝流程以及報(bào)警功能等。1）查閱相關(guān)資料，進(jìn)行資料的收集與整理工作。2）借助資料熟悉超聲波清洗機(jī)工作原理和電氣特性，熟悉FX系列PL仿真軟件，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)。3）完成整體研究方案。與指導(dǎo)教師進(jìn)行方案討論，完善研究方案。4）系統(tǒng)需求分析和功能設(shè)計(jì)，主要完成系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)、PLC選型、I/O分配與外部接線、梯形圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真等。5）論文定稿。5、研究基礎(chǔ)（1）在該領(lǐng)域已取得的研究成果為進(jìn)行本課題的研究，已經(jīng)查閱了大量的相關(guān)資料，并進(jìn)行了相關(guān)前期研究。這個(gè)設(shè)計(jì)主要針對的是化工和輕工業(yè)的產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線。該系統(tǒng)由置箱機(jī)，可編程控制器，傳送帶，電機(jī)，稱重系統(tǒng)等組成，可很好地完成相關(guān)的控制。（2）試驗(yàn)條件：計(jì)算機(jī)1臺(tái)、打印機(jī)1臺(tái)，圖紙等工具若干。6、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)及進(jìn)度安排（1）預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)本研究課題主要研究目標(biāo)是，在熟悉超聲波清洗機(jī)工作原理和電氣特性，熟悉FX系列PL仿真軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)需求分析和功能設(shè)計(jì)，探討如何采用FX2n系列PLC實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的運(yùn)行控制。主要研究內(nèi)容包括，硬件部分主要包括電動(dòng)機(jī)主接線電路、電加熱器及超聲波振蕩器電源電路、PLC輸入/輸出電路等；PLC軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)控制工藝流程以及報(bào)警功能等。在完成系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)、PLC選型、I/O分配與外部接線、梯形圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真等并調(diào)試梯形圖和調(diào)試系統(tǒng)然后得出調(diào)試報(bào)告之后近乎完成設(shè)計(jì)。PLC將會(huì)在自動(dòng)清洗機(jī)中得到更好的應(yīng)該而自動(dòng)波清洗機(jī)則將會(huì)在機(jī)械及制造行業(yè)中能很好地得到應(yīng)用。（2）進(jìn)度安排2010年12月25日前，指導(dǎo)教師與學(xué)生見面，下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。2010年12月26日～2011年1月07日明確設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)。有關(guān)資料收集。2011年1月8日~2011年1月21日了解超聲波清洗機(jī)系統(tǒng)功能，學(xué)習(xí)FX系列PLC仿真軟件有關(guān)知識(shí)。學(xué)生離校前初步明確總體設(shè)計(jì)思路，布置外文翻譯任務(wù)。2011年1月22日~2011年2月18日學(xué)生寒假。寒假期間完成外文翻譯，相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)。布置畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)，畢業(yè)實(shí)習(xí)3月27日前完成。2月19日~2月25日系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計(jì)，檢查外文翻譯。布置開題報(bào)告任務(wù)。2月26日～3月11日 PLC選型，繪制I/O接線圖并擬定總體設(shè)計(jì)方案。完成開題報(bào)告。3月12日～3月25日 系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)并進(jìn)行程序調(diào)試，編寫調(diào)試報(bào)告。檢查畢業(yè)實(shí)習(xí)完成情況。3月26日～4月10日 系統(tǒng)仿真。 4月11日～4月15日中期進(jìn)展情況檢查。4月16日～4月29日系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與設(shè)計(jì)修改，指導(dǎo)撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。4月30日～5月13日撰寫設(shè)計(jì)論文。相關(guān)表格填寫，申請答辯。預(yù)留答辯準(zhǔn)備時(shí)間一周。2011年5月21日、22日為初定答辯時(shí)間，答辯具體事項(xiàng)見畢業(yè)答辯安排表。7、閱讀的主要文獻(xiàn)、資料[1]三菱公司FX2n系列PLC軟、硬件手冊.2003[2]鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.8第2版[3]徐益清.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2009[4]梁耀光、余文休.電工新技術(shù)教程.北京:中國社會(huì)勞動(dòng)保障出版社.2007[5]廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2008[6]李樹雄.可編程序控制器原理及應(yīng)用教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.9[7]周恩濤.可編程序控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.2[8]郝光發(fā).電工工藝學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.12第3版[9]田良等.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐.南京:東南大學(xué)出版社,2002.3[10]李哲英等.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì).北京:電子工業(yè)出版社,1997.1[11]陳永甫.電子電路智能化設(shè)計(jì)實(shí)例與應(yīng)用第二集.北京:電子工業(yè)出版社,2002.8[12]劉介才.工廠供電.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.5第3版[13]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.北京:高等教育出版社,2000.7第4版[14]常健生等.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.2第3版[15]梁景凱.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.5[16]高光天.傳感器與信號(hào)調(diào)節(jié)器件應(yīng)用技術(shù).科學(xué)出版社，2002[17]張鳳珊主編.電氣控制及可編程控制器.第2版.北京:中