基于PLC的磁流变抛光机的控制研究

论文摘要

磁流变抛光是一种先进的光学表面制造技术,是获得超光滑光学表面的理想技术之一。磁流变抛光机床是实现磁流变抛光技术关键的设备,本论文就是结合西安工业大学的面接触式磁流变抛光设备,研制了一套磁流变抛光机的控制系统。论文首先以磁流变抛光机材料去除率模型为基础,对面接触式磁流变抛光机的结构进行了分析,并结合工艺要求对控制系统的要求进行了阐述,根据控制要求对控制系统进行了总体设计。论文通过对控制系统的I/O点数分析,进行了PLC及扩展模块选型。给出了控制系统的总框图及PLC主模块和扩展模块电路原理图。根据控制要求对直流稳压电源、变频器等其它硬件进行了选型,并对系统各部分硬件电路进行设计。另外还对PLC的抗干扰问题进行了分析。论文对PLC程序进行了总体结构设计,并以此为指导进行了主程序和各子程序的设计,并对模拟量的编程进行了说明,另外,还对PLC程序变量地址进行了分配。论文根据触摸屏的功能要求对触摸屏界面进行了总体规划,确定了所需设置的画面及各画面之间的相互切换关系,并设计出了形象直观、能满足各种操作要求的触摸屏画面。实现了磁流变抛光机运行的实时监控和参数修改等功能。最后,通过对控制系统进行模拟调试和联机调试,验证了所设计的控制系统能够满足各项控制要求,通过实际运行,验证了该控制系统具有一定的稳定性和可靠性,通过工艺实验证明了该控制系统满足工艺现场使用的要求,为进一步研制产业化设备的控制系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的背景及意义
• 1.2 磁流变抛光技术
• 1.2.1 磁流变抛光原理
• 1.2.2 磁流变抛光技术发展概况
• 1.3 可编程控制器（PLC）技术
• 1.3.1 可编程控制器原理
• 1.3.2 可编程控制器应用
• 1.3.3 可编程控制器的发展概况
• 1.4 论文主要工作和章节安排
• 1.4.1 本文主要工作
• 1.4.2 本文的章节安排
• 2 控制系统总体方案设计
• 2.1 磁流变抛光机结构及控制系统要求
• 2.1.1 磁流变抛光材料去除模型
• 2.1.2 磁流变抛光机的基本结构
• 2.1.3 磁流变抛光机控制系统的要求
• 2.2 磁流变抛光机控制系统平台
• 2.2.1 硬件系统设计平台
• 2.2.2 软件系统设计平台
• 2.3 PLC控制系统框架结构
• 2.4 PLC与触摸屏通信
• 2.5 本章小结
• 3 控制系统的硬件设计
• 3.1 PLC选型及模块配置
• 3.1.1 I/O口的确定
• 3.1.2 PLC及扩展模块的选型
• 3.1.3 西门子S7-200系列PLC特性
• 3.1.4 PLC及配置模块指标
• 3.2 PLC及扩展模块电路设计
• 3.3 系统各部分电路设计
• 3.3.1 蠕动泵选型及电路设计
• 3.3.2 磁场控制部分电路设计
• 3.3.3 气缸、报警及急停控制电路
• 3.4 变频器电路设计与参数设置
• 3.4.1 变频调速的基本原理及特点
• 3.4.2 变频器选型及参数设置
• 3.4.3 变频器接口电路设计
• 3.5 PLC抗干扰措施
• 3.6 本章小结
• 4 PLC控制程序设计
• 4.1 PLC程序设计方法
• 4.1.1 PLC程序设计方法及编程语言
• 4.1.2 PLC软件设计的基本步骤
• 4.1.3 编程所用的基本电路
• 4.2 PLC程序设计
• 4.2.1 PLC总体程序结构
• 4.2.2 初始化子程序
• 4.2.3 手动运行子程序
• 4.2.4 加工平面自动运行子程序
• 4.3 模拟量编程
• 4.3.1 变频器频率控制
• 4.3.2 直流稳压电源电压控制
• 4.3.3 蠕动泵转速控制
• 4.4 本章小结
• 5 人机界面设计
• 5.1 触摸屏工作原理及应用
• 5.1.1 触摸屏的工作原理
• 5.1.2 触摸屏在工业控制中的应用
• 5.2 TP170B触摸屏特性及技术参数
• 5.2.1 TP170B的特性
• 5.2.2 TP170B技术参数
• 5.3 触摸屏画面的设计
• 5.3.1 触模屏画面的总体规划
• 5.3.2 用户管理登陆界面组态
• 5.3.3 手动界面组态
• 5.3.4 自动操作界面组态
• 5.3.5 报警及其他界面组态
• 5.4 本章小结
• 6 控制系统调试及工艺试验
• 6.1 控制系统调试
• 6.1.1 控制系统模拟调试
• 6.1.2 控制系统联机调试
• 6.2 工艺试验
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 7.1 课题完成的研究内容
• 7.2 后期工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录 A PLC变量地址分配