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机电工程学院
毕业设计（论文）课题任务书
（ 2011 ---- 2012学年）
课题名称 | 自定（结合自己实习工位） | |||||||||||||||||
学生姓名 | 张山 | 专 业 | 工程机械运行与维护 | 学号 | 2009305120 | |||||||||||||
指导教师 | 李斌贵 | 指导人数 | ||||||||||||||||
一、课题概述： （课题简单叙述） 二、设计（论文）要求 （设计或理论文要求） 三、参考文献 如1、《PLC基础及应用》廖常初 2.《可编程控制器及应用》廖常初 3、电力拖动控制线路》劳动部培训司编写 四、设计任务 1、工业领域程序控制系统方案的实现。 2、用PLC设计现场中该类控制系统。 五、设计要求 1、总体方案设计 2、介绍所使用PLC及控制系统所涉及其它设备的基本情况。 3、分析所设计控制系统的控制对象的详细工艺流程。 4、确定I/O表。 5、设计硬件构成及接线。 6、设计PLC控制程序。 7、建议进行组态设计。 依照上述要求撰写毕业设计。 | ||||||||||||||||||
五、 原始资料： 1、收集熟悉设备结构、原理、电气控制系统 2、了解PLC 型号、功能、 I/O点数、特殊功能模块 3、学习掌握PLC程序设计基础：编程语言、编程元件、基本指令、应用指令 4、了解PLC在设计中注意的问题 5、掌握编程器与编程软件的使用方法 6、了解电力拖动知识 六、论文（设计）成果要求： 1、封面 2目录（任务书、开题报告、毕业设计或论文） 3指导任务书 4开题报告（1000以上字） 5、毕业设计或论文（3000以上字） 七、进度要求 2011～2012学年第1学期： 第10周 动员，布置设计内容与要求。 第11周～第20周 具体设计 第11--12周 检查前总体设计方案 第13周 确定设计或论文题目 第14周 检查开题报告 第15周 检查完成设计或论文进度情况 第16周 总结前一段设计或论文情况并进行具体指导 第17-18周 验收设计资料 第19---20周 个别学生得重点指导 2011-2012学年第2学期 第2---6周答辩 第7-9评定成绩 机电工程学院 毕业设计（论文） 题目 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 评阅教师 完成日期 年 月 日 （空一行） 论文/设计/报告原创性声明（黑体小3号居中） （空一行） 本人郑重声明：所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外，本论文/设计/报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。（宋体小4号） 作者签名：必须本人签字 年 月 日 论文/设计/报告版权使用授权书（黑体小3号居中） （空一行） 本论文/设计/报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论文/设计/报告的规定，同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的复印件和电子版，允许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文/设计/报告评选机构将本论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。（宋体小4号） 本论文/设计/报告属于 1、 保密 □，在_________年解密后适用本授权书。 2、 不保密 □。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：必须本人签字 年 月 日 导师签名：必须本人签字 年 月 日 目 录（黑体3号居中） （空一行） 摘要（黑体4号）…………………………（页码宋体小4号）……1 前言（黑体4号）……………………………………………………2 1计算机测量与控制（黑体4号）…………………………………… 3 1.1（宋体小4号）……………………………………………… 3 1.2（宋体小4号）……………………………………………… 8 2 虚拟仪器（黑体4号）……………………………………………12 2.1（宋体小4号）………………………………………………14 2.2（宋体小4号）………………………………………………15 3 …… 致谢（黑体4号）…………………………………………………………… 27 附录（黑体4号）…………………………………………………… 28 参考文献（黑体4号）……………………………………………… 30 参考实例1 计算机测控系统设计(宋体小二号加粗居中) —位置的测量与控制(宋体四号加粗) （空一行） 学 生：郝学习 (宋体五号居中) 指导教师：艾指导 (宋体五号居中) （三峡大学）(楷体五号居中) （空一行） 摘 要：(宋体小四号加粗)本文在介绍最新技术——虚拟仪器及其开发环境LabVIEW的基础上，分析了LabVIEW中的数据采集技术，给出了数据采集应用的实例。应用表明，LabVIEW常用于常规的数据采集、测试、测量等任务，可以减少系统的开发时间，同时也提高了编程效率。并将LabVIEW与计算机测控技术相结合完成了实验平台中直流电机位置的测量与控制。(宋体小四号) 关键词：(宋体小四号加粗)测量与控制；虚拟仪器；LabVIEW；数据采集(宋体小四号) （空一行） 前言（黑体3号加粗） 现代电子技术和计算机技术的迅猛发展和普及应用，使得计算机测控与电子测量仪器这个技术领域发生了革命性的变化。尤其是近年来美国国家仪器公司的创新产品—图形化编程环境 LabVIEW的出现，使得 "虚拟仪器 "的思想为工业界所接收。"软件就是仪器 "本质地刻画了虚拟仪器的特征，它更多地强调了软件在仪器设计中的作用。（宋体小4号） （空一行） 1 计算机测控系统概论（黑体3号加粗） 1.1 虚拟仪器概述（黑体小3号加粗） 1.1.1仪器的发展（黑体4号加粗） 传统的台式测量仪器是由仪器厂家设计并定义好功能的一个封闭结构,它有固定的输入/输出接口和仪器操作面板,每种仪器实现一类特定的测量功能,并以确定的方式提供给用户。传统仪器由三个功能块组成：信号的釆集与控制单元、信号的分析与处理单元、结果的表达与输出单元。由于这些功能块基本上是由硬件或固化的软件形式存在，因此设计复杂，灵活性差，没有摆脱独立使用、手动操作的模式，使用起来不很方便。 微电子技术和计算机技术的…………（宋体小4号） ……… ……… （空一行） 2 计算机测控系统设计（黑体3号加粗） 表1 组织成分（宋小4号加粗，数字与表格说明文字之间空2格，并位于表的上方，居中）
图1 数据分布（宋体5号加粗，数字与图的说明文字之间空2格，并位于图的下方，居中） 并且文章中要写明“如图X所示”，“如表X所示”。
致 谢（黑体3号居中加粗居中） （空一行） 我衷心感谢……（宋体小4号）
附录：（与设计（论文）有关的支撑材料-黑体3号加粗） （空一行） 1. 图表 2. 计算机程序 3. ………（宋体小4号）
（空一行） ［1］刘国钧，陈绍业，王凤翥. 图书馆目录［M］. 北京：高等教育出版社，1957.15-18. ［2］金显贺，王昌长，王忠东，等. 一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术［J］. 清华大学学报(自然科学版)，1993，33(4)：62-67. ［3］姜锡洲. 一种温热外敷药制备方案［P］. 中国专利：881056073，1989-07-26. ［4］王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展［EB/OL］. http://www. cajcd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16/1998-10-04. …………… ………………（宋体5号） | ||||||||||||||||||
参考实例2 PLC在液压式自动夹轨器中的应用 三峡大学职业技术学院机械系 李斌贵 付正江邓唯一丁岩 （三峡大学职业技术学院 湖北宜昌市 443000） 自动夹轨器装置是一种自动将门式起重机锁定在轨道上，防止受意外推力时而不滑动的安全装置。该装置由机械夹轨钳、液压泵站、自动控制柜三部分组成。以电力为能源，以液压能为动力，通过机械臂实现夹紧。是典型的机――电――液一体化产品。 自动控制夹轨器装置是将液压泵站的液压能转化为机械能。液压油缸借助液能将活塞杆推出，经活塞杆将连杆向外压张开，迫使连杆压缩设置在其内部的储能弹簧，再经夹钳臂将弹簧的弹力传递给夹钳的钳口铁，使之将钢轨夹紧，尔后进行自锁，保持夹紧力始终不偏离设计值，具体构造见(夹轨器示意图)。 液压系统设计两个油缸共用一个液压泵站，油泵置于油箱内，电动机用立式电动机，工作压力则由溢流阀保证，具体构造见（夹轨器液压原理图）。 控制系统采用西门子PLC控制。具体见（电气原理图）。 该装置只在大车行走状态是自动开启的，其它状态自动夹紧。在不改变原机操作动作的前提下，通过PLC系统将起重机行走机构的行走与停止、制动器的开启与制动、夹轨器的开启与夹紧等动作实行自动控制，免除了执行防风过程中的烦琐动作，使防风性能每分每秒都得到保障。主动防风，能抗御十二级以下大风,还改善了行走机构的功能，提高了整机的稳定性及安全性。 一、技术参数： 1、 机械钳部分性能 一付夹钳的夹紧力：20吨;钳口开度：20o;开钳时间：7秒;夹钳时间：10秒;开钳后夹钳最低处距钢轨面：30毫米;防风等级：12级。 2、 液压机构性能: 液压泵站电动机功率：5.5KW; 转速：1440转/分;额定压力：15MPa;工作压力：10-12MPa;额定流量：25L/min;油品型号：H46抗磨液压油;贮油量：40L。 3、 电器控制部分性能: 动力电源电压：380V;控制电压：直流24V;PLC：SM——24R。 一、 该装置设计有以下特点： 1.夹轨器的夹紧机构是闭锁设计,使夹紧后的夹紧力不受其它因素的影响，始终恒定在设计值内。 2.在可压缩蓄能连杆内设置了蓄能弹簧，连杆可以随弹簧的压缩变短，满足了过死点设计所需的技术条件，而且具有补偿功能。 3.一台门机上安装四副夹轨器，总夹紧力达80T，可抵御12级大风；同时夹钳钩头设计，可防整车倾翻。 4.夹轨器开钳后可向上升起100mm，使其最低处距钢轨面保持30mm距离，机车行走时夹钳与轨道不会发生干涉。 5.夹轨器的引导轮能克服钢轨的不平度及不直度的缺陷，使夹轨器的中心线与轨道的中心线及钳口与钢轨面的高度保持在设计值内。 6.该装置的自动控制系统将门塔机行走机构的各项功能及夹轨器的各个动作采用程序逻辑自动控制，减轻了大车行走机构启动时的冲击，使行走机构的功能有所改善。 7、该装置有故障自动检测功能,显示故障结果；整机体积小、重量轻、夹紧力大的特点。 三、液压系统 液压系统如图1所示。
图二 夹轨器液压原理图 1、 低压阀 2、二位二通电磁换阀 3、齿轮泵先导式调压阀 4、压力表 5、油缸 6、液压锁 7、三位四通电磁换向阀 8、溢流阀 四.PLC控制部分 PLC外围接线图如图1所示。根据塔机大车运行控制技术要求,ＰＬＣ的输入信号有１１个,输出信号９个,共２０个点。整个PLC控制系统程序估计有120步，而且不需要与上位机通信。因此选用中外合资华光电子有限公司的SM－24R PLC。其I／Q分配如下： 输入点： 输出点 电机保护信号： I0 零位指示： Q0 夹钳限位： I4 备用： Q1 开钳限位： I5 夹钳电磁阀： Q2 大车右行（现）： I6 开钳电磁阀： Q3 大车左行（现）： I7 警声灯： Q4 大车右行限位： I10 液压站： Q5 大车左行限位： I11 电缆卷筒： Q6 急停信号： I12 （大车）制动器： Q7 大车右行（联）： I13 大车右行： Q10 大车左行（联）： I14 大车左行： Q11 主令控制器零位： I15
图三 PLC外围接线图
图3 PLC控制流程图 4、系统工作原理 工作程序由控制柜进行自动控制，具体程序见下图。
常闭式自动控制夹轨器装置需行走时，由操作手扳动行走开关的手柄，给自动控制中心发出行走指令，自动控制中心接到行走指令后，首先启动警告装置，后启动液压泵（图二中3），开启电磁阀（图二中7）将液压泵输出的液能通过换向阀经管道输送给液压油缸（图二中5）的下腔，(见夹轨器液压原理图中的3、7、5)使液压油缸的活塞回缩，经中间铰轴（图一中8）带动连杆（图一中7）在支架滑道向上移动，再经连杆销（图一中A）拉动夹轨钳臂使其向内收拢，并绕夹钳轴（图一中4）旋转开启夹钳（图一中6），待钳口铁（图一中2）与钢轨（图一中1）完全脱开时，液压油缸将两只夹钳提高至上止点，闭合上止点行程开关，开启电磁溢流阀并将可以行走的信息反馈给自动控制中心，自动控制中心接到信息后先松开行走制动器，然后启动行走电动机，驱动行走机构使机车在轨道上移动。 行走需停止时，由操作手将行走开关的手柄扳回中间位置，自动给控制中心发出终止行走的指令，自动控制中心接到终止行走指令后，首先切断行走电动机电源，使机车进入自由滑行状态，当滑行基本结束时，自动制紧行走制动器，然后启动液压油泵、开启电磁换向阀，将泵输出的高压油液经油液通道输送给液压油缸（图二中5）的上腔，使液压油缸的活塞向外伸出，推动中间铰接轴（图二中3）在支架滑道中向下移动，夹轨钳依自身重量沿夹轨面在夹轨钳的滑道中下坠至夹轨钳滑道的上止点两侧；液压油缸的活塞由于受高压油液的充入继续向外伸出，经连杆（图一中7）推动夹轨钳臂上端向外张开，同时绕夹钳轴（图一中4）旋转，使其下端向内收拢，在A、B连线上方将钳口铁（图一中2）与钢轨（图一中1）贴紧；此时液压油缸的活塞仍继续向外伸，而夹轨钳（图一中6）受夹钳轴（图一中4）的限制及钢轨的支撑，下端不可能再向内收拢，因此当液压油缸的巨大压力压迫连杆（图一中7）时，连杆则将设置在其内部的弹簧压缩，使A、C两点及B、C两点的长度缩短，并在A、B连线的上方约10毫米处将弹簧全部压缩，夹轨钳的钩头扣住了钢轨，此时的夹紧力已满足技术要求。尔后在液压油缸的推力下，将中间铰接轴（图一中8）推向下止点，使C点低于A、B连线进行机械式自锁，保持夹紧力不被释放。同时自动切断行走机构电源。 由于夹轨器与机车是通过夹钳轴后端的孔（图一中11）经轴以滑动连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，引导轮（图一中3）在夹轨器的重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架（图一中5）、夹钳轴（图一中4）带动夹轨器整体在连接轴（图一中11）上作径向往复滑动，同时还可沿轨道面浮动，因此夹轨钳与轨道的中心线及夹轨钳的最低点与轨道面的高度始终被控制在设计值内，行走中夹轨钳不会与轨道产生碰擦，从而使两只夹钳口的夹紧力是一致的。 该装置在其钳口铁（图一中2）的下端设计了一个钩头，此钩头在夹轨钳（图一中6）夹紧钢轨（图一中1）后能扣住钢轨，可防止夹轨钳（图一中6）沿自身的滑道意外上移而将夹紧力释放。 四、实际使用情况： 2001年三七八集团七月份第一次受大风影响，在三峡大坝厂房施工的三台门机撞在一起，造成严重损失及后果；同年8月份，水电八局在三峡永久船闸施工的一台门机受大风影响而倾翻，造成该机报废，并砸坏一台200T的汽车式起重机。由于葛洲坝工程局的门机移至三峡大坝120栈桥施工，为了避免发生类似的事故，同时又为了消除手动夹轨器的缺陷，改善行走机构的技术条件，增强安全性能，确保设备的安全运行，三峡指挥部设备调配中心研究设计。 常闭式夹轨器安装在三峡工地120栈桥上的四台SDTQ1800/60型高架门机上，常开式安装在一台MQ540/30丰满门式起重机上。两种型号的夹轨器，经受了三峡三次大风的考验。大风过后测量，夹轨器未出现松动现象。使用证明，性能良好，夹紧牢固，不但增强了防风性能，而且改善了行走机构的性能。在未安装夹轨器前，当回转停止时，由于惯性力的作用，产生了巨大的冲击力，常使台车联动轴扭断或减速器固定底盘脱裂。行走台车在钢轨上的滑移量在100~400 mm ，加装后，消除了上述现象。通过技改，降低了设备的故障率，提高了设备的可靠性，为葛洲坝集团在三峡大坝建设中顺利完成任务，提供了有效的设备技术保障。这一成功经验，已被业主广泛安装在大型起重机上，为三峡三期工程提供了可靠的设备。 当前国内外同类设备如丹麦KROLL塔式起重机夹轨器，开启后可升降，但只能扣住钢轨，不能夹紧，且受轨道固定螺栓影响，若遇螺栓必然被顶住，夹钳放不下去，因此扣不住钢轨。又如上海港机的液压夹轨器，开启后不能升降，只能供钢轨凸出轨基平面的轨道使用，对于轨面与轨基高度一样的轨道则无法使用，且夹紧力小。老式的手动夹轨器正常情况不用，遇到大风预报后，由人工扳动夹紧，因平时用的少，造成诱蚀而无法工作，给安全留下隐患。本文中介绍的装置，不受轨道形式的限制，始终能自动夹紧、且夹紧力大，故障率仅为二千分之一，值得大力推广应用。 参考文献： 1.杨成康 工程机械发动机与底盘构成 机械工业出版社 1995、9 2.廖常初 《可编程序控制器应用技术》 重庆大学出版社 1992.7 作者简介： 李斌贵 男 高级讲师 生于1954年 1982年毕业于华北水电学院 联系： 0717——8633208 0717-6718310 邮箱： sanxialibinggui2004@tom.com 2004、9、11、 | ||||||||||||||||||
