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电解质—等离子加工机床控制系统开发与监控组态设计

作　者: 吴建龙
导　师: 索来春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电解质-等离子技术工控机 Modbus通信监控系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
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内容摘要

电解质-等离子抛光技术具有应用范围广、无污染、能高效降低金属制品表面的粗糙度值等优点，特别适合形状复杂金属制品表面的精抛光。市场对电解质-等离子抛光技术具有很大的需求，开发一台可靠性高、稳定性好的电解质-等离子抛光设备具有巨大的社会和经济效益。本论文内容主要根据50KW抛光设备的功能和工艺要求，开发了与其配套的监控系统并通过组态设计形成了专用的应用软件程序。首先，对当前主流的控制系统进行了分析比较，结合实际要求确定了以工业计算机IPC为控制核心的控制方案。利用基于PCI总线的模拟量采集板卡和数字量IO板卡分别实现了加工现场的温度、电流、电压信号的采集和接近开关、继电器信号的输入输出。伺服电机采用了内部寄存器的控制方式，通过IPC的串口和伺服驱动器上的通讯口CN3进行Modbus通信，通过读写伺服驱动器相应的寄存器内容来实现电机的定位、寸动功能以及电机运行状态的读取。其次，完成了各种电气元件的选型，设计了电气元件的接口电路，并对关键元器件进行了安装前的功能测试。同时根据电气元件的功能和类型，提出了前后两挂板的安装方式，并进行了电气控制柜的设计。最后，运用力控组态软件ForceControl6.1进行了系统的组态设计，包括各功能界面的组态、数据库的组态、Modbus等设备组态，完成了系统要求的采集功能、电机的寸动和定位控制功能和开关量的逻辑的输出控制等功能测试。并通过力控实时数据库和实时曲线功能实现了加工温度实时曲线显示、温度和电流的XY曲线显示和工程应用的局域网web发布功能。系统搭建的电气硬件和组态开发的应用软件程序在经过实际的工艺试验后，表明达到了所要的工艺要求，并最终形成了本50KW抛光设备的监控系统。在论文的结论部分，针对本台50KW抛光设备的一些缺陷提出了自己的改进建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题研究背景及来源  10-11
    1.1.1 本课题研究的背景  10
    1.1.2 本课题的来源  10-11
  1.2 课题研究的目的与意义  11-12
    1.2.1 电解质-等离子加工技术研究的意义  11
    1.2.2 电解质-等离子加工机床开发的意义  11-12
    1.2.3 本课题研究的目的  12
  1.3 控制系统的分类及性能指标  12-13
  1.4 控制系统的发展研究现状  13-18
    1.4.1 PLC 控制系统的发展  13-14
    1.4.2 集散控制系统的发展  14-17
    1.4.3 现场总线控制系统的发展  17-18
  1.5 组态及组态软件研究现状  18-21
  1.6 本课题的主要研究内容  21-22
第2章机床控制系统的总体方案设计  22-31
  2.1 机床总体方案设计的原则与流程  22-23
  2.2 监控对象和监控要求的确定  23-26
    2.2.1 电解质-等离子加工技术介绍  23
    2.2.2 系统监控对象和任务的确定  23-25
    2.2.3 系统监控要求的确定  25-26
  2.3 系统总体设计方案的选择  26-28
    2.3.1 控制器的选择  26-27
    2.3.2 基于 IPC 的控制模式的选择  27-28
  2.4 系统总体电气控制电路图的设计  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章基于工控机的控制系统硬件架构  31-50
  3.1 工控机控制系统的硬件组成  31-32
  3.2 元器件的选型  32-43
    3.2.1 电机的选型  32-36
    3.2.2 各种接口 I/O 卡及端子板的选型  36-39
    3.2.3 工业控制计算机和显示器的选型  39-41
    3.2.4 传感器和变送器的选型  41-42
    3.2.5 变压器和整流桥的选型  42
    3.2.6 交流接触器和空气开关的选型  42-43
  3.3 接口电路的设计  43-46
    3.3.1 模拟量采集卡接口的设计  43-44
    3.3.2 开关量 I/O 卡接口电路的设计  44-45
    3.3.3 伺服电机接口电路的设计  45-46
  3.4 元器件的功能测试  46-47
  3.5 电气控制柜的设计  47-49
  3.6 本章小结  49-50
第4章控制系统组态设计与系统测试  50-70
  4.1 系统组态设计分析及组态内容  50-51
  4.2 组态软件的选型  51-52
  4.3 工艺流程及控制流程图的设计  52-56
    4.3.1 抛光工艺流程设计  52-53
    4.3.2 组态控制流的分析与设计  53-56
  4.4 系统基本功能的实现与测试  56-63
    4.4.1 力控创建工程的一般过程  57-58
    4.4.2 Modbus 协议研究  58-59
    4.4.3 伺服电机控制功能的实现  59-62
    4.4.4 板卡功能的实现与测试  62-63
  4.5 系统特殊功能的实现  63-67
    4.5.1 系统报警功能实现  63-64
    4.5.2 实时曲线及 XY 曲线显示功能实现  64-65
    4.4.3 参数报表生成和事件记录功能实现  65-66
    4.5.4 局域网 web 发布功能实现  66-67
  4.6 界面组态设计  67-68
  4.7 系统脚本编写  68-69
  4.8 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-76
致谢  76

电解质—等离子加工机床控制系统开发与监控组态设计

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