龍門刨床刨臺運動模擬器的設計開題報告

1、<p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p>　　設計題目: 龍門刨床刨臺運動模擬器的設計 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： 　 </p><p

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

3、著快速化，自動化，精確化的方向日趨快速發(fā)展著。生產產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，也可在工作臺上裝夾多個零件同時加工，　龍門刨床具有門式框架和臥式長床身的刨床。龍門刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作臺上裝夾多個零件同時加工，是工業(yè)的母機。</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、臺帶著工件通過門式框架作直線往復運動，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內回轉一個角度，并可沿橫梁作橫向進給運動；刨刀可在刀架上作垂直或斜向進給運動；橫梁可在兩立柱上作上下調整。一般在兩個立柱上還安裝可沿立柱上下移動的側刀架,以擴大加工范圍工作臺回程時能機動抬刀，以免劃傷工件表面。機床工作臺的驅動可用發(fā)電機－電動機組或用可控硅直流調速方式,調速范圍較大,在低速時也能獲得較大的驅動力。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，工作臺既可作快速的主運動，也可作慢速的進給運動，主要用于重型工件在一次安裝中進行刨削、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，尤其是控制和驅動部分則有著不同程度的老化，這對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，課題主要針對龍門刨床的工作方式進行模擬和分析研究，設計了一套低成本高性能的控制方案，

6、如果應用與實踐，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，能夠提高效率節(jié)約成本，還可以延長使用的壽命。</p><p>　　2．國內外在該方向的研究現狀及分析</p><p>　　上世界60年代在龍門刨床上廣泛使用的是JF-D調速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國有大中型企業(yè)仍然占有相當大的比重，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年代的時候，許多企業(yè)對龍門刨床進行了電氣改造，用了晶閘管-直流電動機（SCR-D）模擬直流調速系統(tǒng)取代了JF-D調速系統(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，接插件的觸點容易出現接觸不良的故障，影響了系統(tǒng)的可靠性，造成了維護和檢修難度比較大[1]。</p><p>　　1990年左右，半導體和計算機技術的不斷的發(fā)展和完善，工業(yè)先進國家研制出成套的全數字晶閘管直流調速裝置，

8、并成功地應用在工業(yè)實踐中。全數字直流調速系統(tǒng)存在問題是低速性能不好，所有電氣參數都是英文顯示，對電氣維護人員的技術要求大大提高[1]。</p><p>　　1996年左右，由于變頻器性能的不斷完善和推廣，嘗試將變頻器運用于拖動系統(tǒng)，將PLC和變頻器成功地應用于龍門刨床，是龍門刨床的電氣性能和各項技術指標都得到了極大的改善[1]。</p><p>　　如今PLC技術的發(fā)展和成熟，用PLC設計

9、刨床的電氣控制系統(tǒng)是行之有效的方法。龍門刨床的運動可分為主運動、進給運動機輔助運動。主動運動是只工作臺連續(xù)重復往返運動。進給運動時指刀架的進給，輔助運動是為了調整刀具而設置的，如橫梁的夾緊放松，橫梁的上、下移動，刀架的快速移動、潤滑等。龍門刨床工作臺是作往復直線運動的，前進時為工作行程，此時帶動工作臺的電機有負載。后退時為返回行程，刀具抬起，電機為空載。</p><p>　　3．主要研究內容和技術要求；</

10、p><p><b>　　3.1主要研究內容</b></p><p>　?。?）項目的技術要求及總體設計方案。 </p><p>　　（2）系統(tǒng)的硬件設計（硬件組成及接線）。</p><p>　　（3）系統(tǒng)的軟件設計（PLC程序設計、變頻器參數設定或觸摸屏界面設計）。</p><p>　?。?）調試并取

11、得滿意的結果。</p><p>　　（5）建立完整的工程文件：電氣接線圖，文檔完備的PLC程序清單，變頻器參數設定清單或觸摸屏組態(tài)文件。</p><p>　　3.2本設計要求達到的技術要求</p><p>　　運動模擬器將作為“刨臺變頻調速控制系統(tǒng)”的虛擬控制對象，以完善控制系統(tǒng)的結構。利用該模擬器可以像在實際系統(tǒng)上一樣進行逼真的調試，以檢驗控制系統(tǒng)硬件和軟件設計的

12、正確性。對象模擬器由PLC和觸摸屏組成，它接受變頻器發(fā)出的輸出頻率信號，判斷出刨臺的運動方向和速度，然后在觸摸屏上的動畫來模擬刨臺的運動，同時還可給出刨臺位置的檢測信號，作為被控對象的反饋信號。</p><p>　　4研究方案及進度安排，預期達到的目標</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型維修電工實驗考核裝置，擁有PLC和變頻器等多種設備一體化，它是整個整個系統(tǒng)的核心部件，通過輸入接收來自按鈕操作站和轉換開關的操作信號及其它設備的狀態(tài)信息，將這些信號經PLC內部的程序運算，根據運算結果通過輸出點，控制直流調速器完成主拖動，同時控制各交流電動機的接觸器完成輔助拖動。在工作時，PLC 根據操作面板上的發(fā)令元件（如啟動按鈕）及刨臺位置傳感器的狀態(tài)，結合控制邏輯發(fā)出控制指令到變頻器，

14、使變頻器驅動刨臺拖動電機按照期望的速度運轉。電機通過傳動機構拖動刨臺往復運動，滿足刨床的自動加工要求。</p><p>　　在實驗室里不可能真的安裝刨床，在控制系統(tǒng)中刨臺的運動是利用電子模擬器來模擬實現的。模擬器接受變頻器發(fā)出的輸出頻率信號，判斷出刨臺的運動方向和速度，然后利用模擬器上的光柱的運動來代表刨臺的運動，同時還可給出刨臺位置的檢測信號，并連接到PLC的輸入，作為被控對象的反饋信號。有了模擬器后，控制系統(tǒng)

15、的結構就完整了，可以像在實際系統(tǒng)上一樣進行逼真的調試，以檢驗硬件和軟件設計的正確性。如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1刨臺變頻調速控制系統(tǒng)的結構</p><p>　　4.2 進度安排和預期目標</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)劃變頻器參數的設定。</p><p>　　3．第8周，系統(tǒng)調試。</p><p>　　4．第9-10周，撰寫畢業(yè)設計論文，準備畢業(yè)答辯</p><p>　　5．預計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)的工程設計，容易把握不好課題的主要任務方向，被次要任務及

17、與設計無關的細節(jié)牽絆，浪費不必要的時間和精力，影響進度。應注重及時與指導教師的溝通，多多虛心請教。</p><p>　　2．本次畢設題目選擇了自己的弱項編程，力求挑戰(zhàn)自我，爭取在編程能力方面得到提高。為此，需要多閱讀學習有關順序控制系統(tǒng)設計、可編程邏輯控制方面的書籍，多思考，加強自身邏輯思維的培養(yǎng)。并且要理論結合實踐，通過電腦軟件的有效使用，掌握學習軟件的科學方法。 </p><p>　

18、　3．程序現場調試時會出現許多預期考慮不到的突發(fā)狀況，應盡量保持冷靜的頭腦，耐心及信心的分析問題、解決問題。并認真向指導教師及現場工作人員學習。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 梁述明，劉惠康，黃開知.龍門刨床全數字直流調速系統(tǒng)[J].武漢冶金科技大學學報，1998,21（2）：65-89</p><p&

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