2022年毕业设计方案 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 宁波理工学院毕业设计 <论文）开题报告<含文献综述、外文翻译）题目 PLC张力检测系统姓名陈灵犀学 号 3080433011 专业班级 自动化 081 指导老师 胡超学院 <系）信息分院开题日期 年 月 日1 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 文献综述内容1.PLC 起源1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器掌握装置的要求；1969 年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程规律掌握器 PDP14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用胜利,首次采纳程序化的手段应用于电气掌握,这是第一代可编程规律掌握器,称 第一台 PLC；Programmable ,是世界上公认的1969 年,美国研制出世界第一台 PDP-14；1971 年,日本研制出第一台 DCS-8；1973 年,德国研制出第一台 PLC；1974 年,中国研制出第一台 PLC；进展20 世纪 70 岁月初显现了微处理器；人们很快将其引入可编程规律掌握器,使可编程规律掌握器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特点的工业掌握装置；此时的可编程规律掌握器为微机技术和继电器常规掌握概念相结合的产物；个人运算机进展起来后,为了便利和反映可编程掌握器的功能特点,可编程规律掌握器定名为 Controller<PLC）；Programmable Logic 20 世纪 70 岁月中末期,可编程规律掌握器进入有用化进展阶段,运算机技 术已全面引入可编程掌握器中,使其功能发生了飞跃；更高的运算速度、超小型体积、更牢靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、了它在现代工业中的位置；PID 功能及极高的性价比奠定20 世纪 80 岁月初,可编程规律掌握器在先进工业国家中已获得广泛应用；世界上生产可编程掌握器的国家日益增多,产量日益上升；这标志着可编程控 制器已步入成熟阶段；20 世纪 80 岁月至 90 岁月中期,是可编程规律掌握器进展最快的时期,年 增长率始终保持为 3040%；在这时期, PLC在处理模拟量才能、数字运算能 力、人机接口才能和网络才能得到大幅度提高,可编程规律掌握器逐步进入过 DCS系统；程掌握领域,在某些应用上取代了在过程掌握领域处于统治位置的20 世纪末期,可编程规律掌握器的进展特点是更加适应于现代工业的需要；这个时期进展了大型机和超小型机、产生了各种各样的特别功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程规律掌握器的工业掌握设备的配套更加简洁；2 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - PLC 技术进展方向1：产品规模向大、小两个方向进展大： I/O 点数达 14336 点、 32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量储备器、扫描速度高速化；小：由整体结构向小型模块化结构进展,增加了配置的敏捷性,降低了成本；2：PLC 在闭环过程掌握中应用日益广泛3：不断加强通讯功能4：.新器件和模块不断推出高档的 PLC 除了主要采纳 CPU 以提高处理速度外,仍有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块 等专用化模块；5：编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化 有各种简洁或复杂的 编程器及编程软件,采纳梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的 PLC 指令系统 6：进展容错技术 采纳热备用或并行工作、多数表决的工作方式；7：追求软硬件的标准化；张力检测的应用PLC 在张力检测中有特别广泛的应用,如拉丝机、绕线机、纸张卷取等应用领域；如上图 拉丝机的使用特别广泛 ,其张力掌握是最关键的环节；采纳 PLC 作为高速拉丝机的掌握系统 ,发挥 PLC 掌握才能强、体积小、编程简洁、牢靠性高等特点,大,大提高了拉丝机的牢靠性、生产效率和产品质量；本拉丝机主电机由变频器掌握,速度可任意调剂 ,最高速度可以达到 3000m/ min；入线从入口进入拉丝部分, 经过拉丝塔轮组及拉丝眼模后形成接近成品线径的线再经过出口与定速轮之间的拉线眼模修整后线径达到成品线径, 最终经过定速轮到达收排线机构 , 将成品收在收线轴上；在拉丝的过程中需要肯定的张力来形成线与轮子之间的摩擦力 , 从而在拉丝眼模形成拉拔力, 完成拉丝过程；本设备的主马达由变频器掌握 , 实现线速度在 0 - 3000m/ min 范畴内无级可调；由于收线轴的收卷动作, 使收线轴上线材逐步增多 , 导致轴径逐步增大 , 使张力逐步加大 , 于是采纳双锥轮张力调节部分调整收线线速度 , 使其与拉线线速度保持匹配, 确保拉线的张力在肯定范畴内；本设备在定速轮与三沟导轮处设置检测点 , 分别检测拉线速度与收线速度；3 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - PLC特点 优点： 结构简洁,牢靠性高,抗干扰才能强,配套齐全,功能完善,适用性强,因而长期广泛应用；缺点： 采纳固定的接线方式；一旦生产要求和生产过程发生变化,必需重新设计 线路,重新接线安装；不利于产品的更新换代；仍有敏捷性、通用性差、速度慢等 特点；工业中常用的掌握器 西门子 S7系列 欧姆龙 CPM1A 系列 三菱 FX2N 系列 松下电工 FP1系列AB 公司 PLC5 系列参考文献：1 超声传感器4 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开题报告内容 <包括选题的背景与意义、讨论的基本内容与拟解决的主要问题、讨论的方法与技 术路线、讨论的总体支配与进度、主要参考文献）张力传感器放大器A/D 转换串口通信 PLC PC 显示张力传感器张力传感器也叫张力检测器,是张力掌握过程中,用于测量卷材张力值大小的仪器；按其 工作原理又可分为应变片型和微位移型；应变片型是张力应变片和压缩应变片依据电桥方 式连接在一起,当受到外压力时应变片的电阻值也随之转变,转变值的多少将正比于所受 张力的大小；微位移型是通过外力施加负载,使板簧产生位移,然后通过差接变压器检测出张力,由于板簧的位移量微小,大约± 200 m,所以称作微位移型张力检测器；另外,由外型结构上又分为：轴台式、穿轴式、悬臂式等；5 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 外文翻译稿应用于电气系统的 PLC 此工程主要是讨论电气系统以及简洁有效的掌握气流发动机的程序和气流系统的状态；它 的实践基础包括基于气流的专有掌握器、自动化设计、气流系统的掌握程序和基于微掌握器的 电子设计；1.简介使用电气技术的自动化系统主要由三个组成部分：发动机或马达,感应器或按钮,状如花 瓣的掌握零部件；现在,大部分的系统规律操作的掌握器都被程序规律掌握器 <PLC ）所取 代； PLC 的感应器和开关是输入端,而发动机的直接掌握阀是输出端,其中有一个内部程序操 控全部运行必需的规律,模拟其他的装置如运算器、定时器等,对整个系统的运行状态进行控 制；由于可以依据需要很多次创建和模拟这样的系统,所以藉由PLC 的使用,此工程有敏捷的优点；因此,可以节约时间,削减失误的危急,同时在使用相同材料的情形下,它可以更加 精密；市场上的很多家公司都使用了常规的PLC,它不仅可以用气流系统来掌握,仍可以用各种电气设备； PLC 的用途广泛,可以应用于很多工业生产中,甚至用于建筑物的安全和自动化系 统中；由于以上的各种特性,在一些实际应用中PLC 供应了很多的资源,甚至包括不掌握系统的资源,电气系统就是一种这样的应用；对于自动化的工程,PLC 的使用是比较昂贵的,特别 是对那些小型的系统；针对这种情形可行的一种方法是创建一个可供应特定尺寸和功能的掌握器；这种掌握器可 以依据微掌握器来制作；这种基于微掌握器的掌握器的适用范畴比较小,只能用于一个类型的机器或者可以用做一 个像一般 PLC 一样可以被编程的掌握器,那样它就可以通过可变化的规律程序来进行各种作 业；全部的这些特性依据具体需要的不同而不同,具体的设计者的体会的不同而不同；但是这 种设计的主要优点在于设计人员特别明白自己的掌握器,可以自由把握掌握器的大小尺寸,改 变它的功能；这就意味着此工程有更多的特殊性,但同时系统的掌握也由它的设计者所掌握；2. 电气系统人们可以从一个自动化系统中找到三个上文中提到的基本部件,外加一个掌握系统的规律6 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线路；只有成熟先进的技术能做出特定的规律线路和执行正确操作所需要的部件升级；对于一个简洁的运动,系统自动程序可以完成,但是对于间接或更加复杂的运动,系统的 程序就会产生复杂的线路和错误的信号；这是就需要另一种方法可以节约时间,产生清晰线 路,能够防止偶然的信号交叠和线路堵塞；这种方计的不同标准的线路基法叫循序渐进式或规章系统,它对气流和电气系统特别有 效,而且也是此工程的一个基础；它包括依据发动机状态各个不同变化所设础上的系统；图 1 气压系统标准回路图2 电控气压系统标准回路第一步是为每个步骤设计那些种标准的线路；其次步是联编标准的线路,最终一步是连接 接收来自感应器,开关和从前的运动信号,同时把空气或电传送给每个步骤的补给线；如图中 所示, 1 和 2 标准线路是为气流的和电气系统服务；我们能够很清晰的看到每一步骤和下一个 步骤之间的联系；3. 掌握器内部的应用原理上述方法可以使发动机的每一个运动都被很好地用步骤来定义；这也就是说发动机的每一 次运动变化都是系统的一个新的状态,而两个不同状态之间的转变叫做步骤；从前提到的标准线路可以帮忙设计人员定义系统的不同状态和不同步骤的变化所带来的不 同环境；在设计的最终阶段,系统中会有一个从来不变化的序列和明确的输入和输出端；我们 把一个序列从输入端输入,经过转换后,由输出端输出；这些步骤的全部过程都是在微掌握器内部进行的,并且以同样的方式在运行着；部件的序列在掌握器里被5 个位元组规划；每个部分都有程序的一个步骤结构；输入端有二个位元组,输出端有一个,其他结构部分和附加功能步骤有两个；掌握器的记忆所贮存,因此,他们是可读的而且可以运行；在编程之后,部件序列被内部微不同于传统的 PLC ,这种掌握器的工作目的是成为特定领域设计的多用掌握器；传统的PLC 的系统运行程序是一个循环的线路：输入一个图像 ,运行全部的内部程序 , 然后升级输出的7 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 状态；这一个掌握器以不同的方式工作,它读取步骤的结构,等待输入 ,然后升级或输出,然后直接跳动到下一个步骤,开头另一次的程序运行；它也有局限性,例如这种掌握器有时会不执行指令,在同一程序指令下,会显现某一个运 行的反复等等,但是这一个问题可以通过外部的规律运行解决；另外,这中掌握器在没有序列 的系统上不能够被应用；这些局限性也是这个系统的特性,这种系统的每一个应用都必需要有 相应的系统分析；4. 掌握器的特色这种掌握器以微集成电路微掌握器 源；它有足够的插孔,线路连续通讯PIC16F877 为基础 ,它拥有全部此次工程所需要的资 EEPROM 记忆解救系统的全部结构和步骤的序列；它提供了工程所需要的全部的运行,例如定时器和分岔等；我们做出了掌握器的资源目录,想尽可能的使它变的完善；在步骤的运行过程中,程序自 动挑选如何读取每一步骤的结构；这个操作有两个位元组位于电子输入处；一个位元组位于输出端,仍有一个被用作内部定时器,类似输入或暂停功能；EEPROM 记忆内部是256 位元组,可以贮存全部步骤的运行,即可以贮存 48 个步骤之间的全部运行；除了一个互动菜单外,这种掌握器仍有一个掌握台和一些指令按钮,他们一起掌握各个步 骤的运行和连续性,也掌握其他的一些装置；4.1 交互作用在实际运行操作中,掌握器需要有一些帮助设备帮忙它和使用者进行互动,可以供应牢靠 的操作监控,同时对气流系统进行规律掌握；1、交互工作模式：在主要的程序中,使用者可以依据指导发出信号来进行具体步骤的操 作2、LCD 平台可以显示系统工作的状态,衡量输入,输出,计时器和运行的数据等；3、嘀嘀声用来提示重要警示,停止,开头和一些紧急情形的发生 4、亮灯表示接通电源,和输入,输出状态；4.2 安全性假如想正常运行程序,必需保证每一个步骤都正确的执行；更重要的是,应当有预防运行 故障和问题的解决方法；掌握器供应了这种可能性,通过使用两个内部虚拟线路同时运行；他 们可以重新启动程序,随时复原到程序的原有状态；有两个输入端共同工作可以快速的运行这 些功能；4.3 接口8 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 程序运行序列可以用掌握器的接口来编程；一台运算机的接口也可以用来升级使用程序；使用者能利用接口配置一连串定义序列的步骤位元组；但是也可以设计一个程序 ,利用可视资源 为使用者翻译所需要的信息；但是,假如想联结电脑接口和掌握器,至少应当有一个仪器来保证数据的牢靠性；4.4 固件主要的线环是通过读取EEPROM 记忆中的每一资讯步骤进行工作；在每个步骤中,系统的状态被储存,同时它也在显示器上被显示；依据使用者的构造 ,它能利用分流或暂停应对紧急线路情形来保证系统安全；5 电气系统例子这种系统不只是适应于特定的机器；它由四个主动器组成；主动器 A ,B 和C是两倍的,只有 D是单倍的；第一步,主动器 A 开头运行,并保持在一个特定的位置始终到一个循环的结束,如图 5 所示它可以确定某一对象的下一运动；其次步,当 A 完成了它的工作后,主动器 C连同 B一起开头尽可能多的产生电流圈,并受 B的运行速度的限制,而 B速度由一个流淌的掌握活瓣治理； B和 C是一起工作的主动器的例子,当 B渐渐地推动一个物体的时候,C有时就重复它的工作；图5 A ,B, C,D 传动装置时间曲线第三步,当 B到达最终的位置时候,C停止马上它的循环运动并且回到开头的位置；利用回旋的电流工作的主动器 D连同返回来的 C一起工作；第四步,主动器 D快速来回来回运动一次；D可以充当一个工具,在物体上的表面上打洞；当 D返回开头的位置时候,A 和B也同时返回,这是第五个步骤；图 6 显示了程序设计的第一部分；我们把每个步骤的全部运行统称为 2. A+> 表示主动器 A 向前推动,而 A-> 表示返回到开头的位置；同时发生的运动在相同的步骤中被一起叠加；这个系统共有有五个步骤；9 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 6 A ,B ,C ,D 传动装置传动次序图5和6所表现的系统运行清晰的描述了全部序列；利用他们我们可以用必需的规律语言设计整个的掌握线路；但是现在仍它仍不是一个完整的系统,由于它仍缺少一些帮助设施 <图中没有显示）；对于程序的最终运行,这些帮助设施特别的重要,由于他们能使线路有更多的功能；他们中最重要的是连接在每一步骤中的平行线路；那一个线路能够随时停止序列而且将主动器的状态换成一个特定的位置；它可以重起系统或是应对紧急情形；图 器的情形下会发生的一些结果；这些照片是掌握线路的电图表卷；图7 电气图表举例10 / 27 7和8显示的是在没有使用掌握 ,包括感应器,掌握键和电的活瓣名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图8 电气图表举例另外的一些帮助设施也包括在这个系统中,比如自动机械/手动调控器,他们可以使系统不断的循环工作；两个开头掌握键,他们能让操作员手动掌握系统的开头和停止,这样就削减了 发生意外大事的危急；6 使用者变更例子规划气流线圈在前面已经具体说明过：它可以让我们明白到掌握一个系统所需要的条件,那就是在系统的实际运行中必需供应全部的功能设施；但是,如前面提到的那样,使用一个 PLC或特定的掌握器,这种掌握就变得比较简洁的,而且系统的精密性也会提高；表2所示的是掌握上面提到的系统的必需设施；通过时间图表,表 2,和图 5和6描述了每一 步骤的程序和系统的各个部件；这说明记录全部步骤的运行结构图并把他们送给掌握器 表3和4 所示 >；使用传统的 PLC的,如图 7,8所示,在绘制接口处的电图表时,要留意线路的规律；使用这 种可编程的掌握器,使用者必需知道运行方法的观念并且规划每个步骤的结构；那就是说,使用传统的PLC,使用者清晰各个操作之间的关系；一般情形下,使用者可以在接口上运行一个模拟程序查找规律上的错误同之前所述的一样,新的编程答应每一步骤的结构 被分割；序列独自被定义,但每一步骤只被输入和输出端描述；图9 A ,B 传动装置和传感器11 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图10 C ,D 传动装置和传感器表 5 表现的是使用系统如何被贮存在掌握器里 ,这在前文中也具体说明过；序列被 25个位元组所定义；这些位元组被分成 5组,每一组描述系统运行的一个步骤；<图 9 和 10）7 结论这种掌握器是特地为这一工程所设计的；它不需要为了猎取微掌握器里的资源而安装外部记忆器或外部的定时器；除了微掌握器之外,只有少量的零部件执行一些如输出,输入,类比输入 ,显示接口和连续运行的情形等功能；单独使用内部记忆,我们可以掌握一个有48个步骤的气流系统,但是假如使用一个比较简单的系统,就会达到60个步骤 .掌握器的变成不使用PLC 语言,而是用一个比较简洁的和直觉的结构；利用电气系统,我们的工程应用了相同的技术,但同时我们的设计更加直接；一种特别简洁的机械语言能让设计者用四或五个位元组定义步骤全部结构构成；这就要看他使用掌握器的体会如何了；这种掌握器虽然不能和商业的PLC 相比,但是它原本就是为特定的的目的而设计的,所以很难说哪一个好哪一个坏；总之,我们的这个系统是基于微掌握器而 设计,简洁快捷；12 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 外文原稿Programmable designed for electro-pneumatic systems controller This project deals with the study of electro-pneumatic systems and the programmable controller that provides an effective and easy way to control the sequence of the pneumatic actuators movement and the states of pneumatic system. The project of a specific controller for pneumatic applications join the study of automation design and the control processing of pneumatic systems with the electronic design based on microcontrollers to implement the resources of the controller. 1. Introduction The automation systems that use electro-pneumatic technology are formed mainly by three kinds of elements: actuators or motors, sensors or buttons and control elements like valves. Nowadays, most of the control elements used to execute the logic of the system were substituted by the Programmable Logic Controller PLC>. Sensors and switches are plugged as inputs and the direct control valves for the actuators are plugged as outputs. An internal program executes all the logic necessary to the sequence of the movements, simulates other components like counter, timer and control the status of the system. With the use of the PLC, the project wins agility, because it is possible to create and simulate the system as many times as needed. Therefore, time can be saved, risk of mistakes reduced and complexity can be increased using the same elements. A conventional PLC, that is possible to find on the market from many companies, offers many resources to control not only pneumatic systems, but all kinds of system that uses electrical components. The PLC can be very versatile and robust to be applied in many kinds of application in the industry or even security system and automation of buildings. Because of those characteristics, in some applications the PLC offers to much resources that are not even used to control the system, electro-pneumatic system is one of this kind of application. The use of PLC, especially for small size systems, can be very expensive for the automation project. An alternative in this case is to create a specific controller that can offer the exactly size and resources that the project needs 3, 4. This can be made using microcontrollers as the base of this controller. The controller, based on microcontroller, can be very specific and adapted to only one kind of machine or it can work as a generic controller that can be programmed as a usual PLC and work with logic that can be changed. All these characteristics depend on what is needed and how much experience the designer has with developing an electronic circuit and firmware for microcontroller. But the main advantage of design the controller with the microcontroller is that the designer has the total knowledge 13 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - of his controller, which makes it possible to control the size of the controller, change the complexity and the application of it. It means that the project gets more independence from other companies, but at the same time the responsibility of the control of the system stays at the designer hands 2. Electro-pneumatic system On automation system one can find three basic components mentioned before, plus a logic circuit that controls the system. An adequate technique is needed to project the logic circuit and integrate all the necessary components to execute the sequence of movements properly. For a simple direct sequence of movement an intuitive method can be used 1, 5, but for indirect or more complex sequences the intuition can generate a very complicated circuit and signal mistakes. It is necessary to use another method that can save time of the project, make a clean circuit, can eliminate occasional signal overlapping and redundant circuits. The presented method is called step-by-step or algorithmic 1, 5, it is valid for pneumatic and electro-pneumatic systems and it was used as a base in this work. The method consists of designing the systems based on standard circuits made for each change on the state of the actuators, these changes are called steps. 14 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - The first part is to design those kinds of standard circuits for each step, the next task is to link the standard circuits and the last part is to connect the control elements that receive signals from sensors, switches and the previous movements, and give the air or electricity to the supply lines of each step. In Figs. 1 and 2 the standard circuits are drawn for pneumatic and electro-pneumatic system 8. It is possible to see the relations with the previous and the next steps. 3. The method applied inside the controller The result of the method presented before is a sequence of movements of the actuator that is well defined by steps. It means that each change on the position of the actuators is a new state of the system and the transition between states is called step. The standard circuit described before helps the designer to define the states of the systems and to define the condition to each change between the states. In the end of the design, the system is defined by a sequence that never chances and states that have the inputs and the outputs well defined. The inputs are the condition for the transition and the outputs are the result of the transition. All the configuration of those steps stays inside of the microcontroller and is executed the same way it was designed. The sequences of strings are programmed inside the controller with 5 bytes； each string has the configuration of one step of the process. There are two bytes for the inputs, one byte for the outputs and two more for the other configurations and auxiliary functions of the step. After programming, this sequence of strings is saved inside of a non-volatile memory of the microcontroller, so they can be read and executed. The controller task is not to work in the same way as a conventional PLC, but the