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1、 南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：姜晓波学 号：0101510203专 业：武器系统与工程设计(论文)题目：滑块厚度综合检测平台分料机构设计指 导 教 师:何云峰2005年 3 月 20 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“
2、文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1、前言我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。本课题拟研制一套自动化程度高、
3、检测效率高的滑块厚度自动综合检测平台,这一小型专用设备，PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。这一单轴（双轴）系统，即步进电机的开环（闭环）系统中，参与PLC控制的对象是步进电机，只要解决了PLC和电机驱动系统的连接，就解决了这个系统的控制部分。工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，广泛应用于电力、石化、冶金、轻工、煤炭、化工和环保等领域，
4、是体现一个国家工业自动化水平高低的重要标志。下面，结合所查阅的文献资料，简单阐述自动化系统的现状和发展趋势。2、工业自动化系统的现状2.1 自动化系统国际现状目前在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一，成为大多数自动化系统的设备基础。由于PLC综合了计算机和自动化技术，使它大大超过其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，并通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功
5、能，使它具有很强的联网通讯能力。在冶金、采矿、水泥、石油、化工、建材、电力、机加工、轻工、交通等行业获得了广泛的应用。20世纪90年代以来，由于PC-based的工业计算机（简称工业PC）的发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉，也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器，而改用工业PC来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获得了良好效果。由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠，并且被操作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采
6、用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择。2.2 自动化系统我国现状在我国，虽然中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。但是我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。在中国，大约从1974、75年在北京和上海开始开发采用位片式微处理芯片的可编程顺序控制器，并有所应用。但一直未能形成批量生产。自1985年开始，小型PLC首先是日本三菱电机公司的MELSEC-F，通过非政府渠道进入中国市场。不到三、四年时间，小型PLC就形成了大面积的推广应用局面。1990年以后，Siemens、
7、Allen Bradley以及其它知名品牌开始大举进入中国市场，占据中、大型的PLC的较大份额。1995年后形成了大型PLC以欧美为主、中型PLC欧美和日本平分秋色、小型PLC则以日本为主、Siemens也步步紧逼的格局。至今没有很大改变。 由上简要回顾可知， PLC在中国已经形成了规模巨大的应用市场，但并未建立批量生产、有持续开发发展能力的PLC制造业。 应指出的是： 在国内，PLC的应用水平还是不低的，自主设计、系统集成和现场投运的能力，可以说与国际主流水平同步； PLC的应用领域也很广泛，覆盖冶金、电力、化工、石油化工、机械、轻工、电子、电工、建材水泥等工业，以及现代农业机械和其它应用。
8、近年来环保工业也有广泛应用，发展势头很猛。 在国内有一支庞大的PLC销售、服务、应用、系统集成队伍，遍布除西藏外的全国各地。有充足的理由说：PLC在中国已成为工业控制的一种适用技术。因此，PLC、软PLC以及IEC 61131-3的发展，无可争辩地成了十分令人关注的事情。 3、自动化系统的发展趋势3.1 PLC发展趋势分析全世界控制设备的发展情况可得出，几年前，当“软PLC”出现时，业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而，时至今日工业PC并没有代替PLC，主要有两个原因：一个是系统集成原因；另一个是软件操作系统Windows NT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点：一是所有工
9、作要由一个平台上的软件完成；二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见，工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上，其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争，这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看，控制系统的将来很可能存在于工业PC 和 PLC之间，这些融合的迹象已经出现。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。随着软PLC（Soft PLC）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。3.2 IPC(工业PC)的发展趋势目前， PC机占通用计算机95以上。这是工业PC热的基础。搞工控的专家和
10、技术人员自然想赋予PC总线更高的使命，拟让它在过程控制、制造自动化及楼宇自动化等方面扮演重要角色。作为与DCS、PLC成鼎足之势的IPC市场在扩大，尤其是在我国。 DC机箱中插入各种高性能的 CPU卡、BAM、ROMFLASH电子盘、各类外设卡及工业IO卡，便构成了一个工业过程控制巩硬件系统。 (1)结构上，采用平板式显示器与触模屏，除适合卡板竖插的19机箱结构，还普遍推出前后插的机箱结构；适用于中小系统的一体化结构(整个系统都在一个机箱内)。 (2)应用上，和通用PC机一样，应用领域越来越广泛，除传统的过程控制、制造自动化外，还向楼宇自动化、公路收费等控制、管理方面扩展应用。 (3)嵌入式P
11、C和嵌人式计算机，嵌入到设备内部，提供用户接口，管理数据输入、输出和指导设备工作的计算机。3.3 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展由于3C（Computer、Control、Communication）技术的发展，过程控制系统将由DCS发展到FCS（Fieldbus Control System）。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备（Field Device）中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统，它将取代现场一对一的4/20mA模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。目前在各种现场总线的竞争中，以Ethe
12、rnet为代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技术正成为现场总线发展中新的亮点。其关注的焦点主要集中在两个方面：(1) 能否出现全世界统一的现场总线标准； (2) 现场总线系统能否全面取代现时风靡世界的DCS系统。 采用现场总线技术构造低成本的现场总线控制系统，促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统的技术发展趋势。 总之，计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，将朝着现场总线控制系统（FCS）的方向发展。结合DCS、工业以太网、先进控制等
13、新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并将在控制领域中占有更加重要的地位。4、本课题选择PLC原因本课题选择PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机的原因（也是PLC在工厂自动化中的地位之所以如此稳固的原因）在于： 、PLC的技术具有长期的稳定性，软硬件均应用方便，即插即用，价格适中，堪称工业控制的适用技术。 、可以说当今工业控制所要求的性能，PLC可满足85%至90%。其不足部分可用其它办法补充。、近几年来PLC也在不断提高其技术内涵，融合了IT技术（包括以太网，因特网，无线网技术，现场总线技术，以
14、及运用软件工程方法提升PLC的编程语言，开发全新的编程系统，等等）。 、PLC在开放性方面也有了实质性的突破。前十多年PLC被攻击的一个重要方面就是它的专有性，现在有了极大的改观。PLC采用了各种工业标准，如IEC 61131，IEEE802.3以太网，TCP/IP，UDP/IP等，各种事实上的工业标准，如Windows NT，OPC等。 、PLC在硬件上也有长足进步。微电子技术的进展全都运用到PLC中，元器件的集成度越来越高，促使PLC成本下降和可靠性提高。专为PLC的CPU设计的PLC-on-a-chip芯片业已问世多年。 、PLC的高端产品在体系结构和操作系统上都有了质的变化,性能大幅提
15、高。一个机架上可装多个CPU模块。也出现了以Web为基础的PLC系列产品。5、总结综上所述，由于大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业的有效途径和手段，国家将继续通过实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项，用信息化带动工业化，推动工业自动化技术的进一步发展，加强技术创新，实现产业化，解决国民经济发展面临的深层问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。 参考文献：1 R.W.Lewis Programming Industrial Control System usingIEC 1131-3 2 罗伯特杉
16、布，王蔚庭 IEC 61131-3国际标准简介国内外机电一体化技No. 1，2001，P55 3 彭瑜 IEC 61131-3的现状和发展世界仪表和自动化 No.2,p.14-18,2002年和No.3,p.56-58,2002年 4 Karl-Heinz John等 IEC 61131-3:工业自动化系统的程序编制中国机电一体化技术应用协会出版，2002年 5 Eelco van der Wal EC1131-3：a standard programming resource Industrial Computing July，1999 6 罗伯特杉布，王蔚庭 IEC 61131-3软件：一
17、种先进的工业控制编程系统国内外机电一体化技术 No. 2，2001，P53 7 J.H.Christensen The Future of IEC 61131-3 Industrial Computing March，1999，P20 8 Eelco van der Wal IEC 61131-3软件：正在改变着工业控制领域的现状、结构根据、活动和程序库21世纪制造业自动化高级技术论坛，2001年6月北京 9 Items for IEC 61131-3,3rd Ed. 10 杨磊，徐蓉萍 IEC 61499工业控制技术发展的新阶段 计算机测量与控制 2002年10月，p.721-724 11
18、路林吉，王坚，江龙康 .可编程控制器原理及应用M，北京：清华大学出版社，2002年 12 王卫星编著.可编程控制器原理及应用M，北京：中国水利水电出版社 2002年 13 董继成. 用PLC实现生产过程自动控制 21世纪制造业自动化高级技术论坛 2001年6月14 张万忠等. 可编程控制器应用技术. 北京: 化学工业出版社，200215 西门子公司. SIMATIC S7-200 系统手册. 200216 陈立定等. 电气控制及可编程控制器. 广州：华南理工大学出版社，2001. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：滑块是空调压缩机的关键部
19、件之一，对它的尺寸精度要求非常高。传统的滑块厚度检测采用人工卡尺测量及分类，日工作量大概为8000件/人，劳动强度大，存在一定的测量误差，已严重影响生产进度，不能满足市场需求。本课题结合滑块厚度测量的特点，组建了一套滑块厚度自动测量系统，完成滑块厚度测量时的自动和卸料，实现测量的全自动控制，从而有效地提高了滑块检测效率和精度；减少了手工操作的主观性对试验结果可信赖性的影响；提高了测量效率，提升了仪器的自动化水平；减轻了试验操作人员的劳动强度，满足日益增大的市场需求，这正是本课题研究的意义所在。本课题要解决的问题：1、系统主体部分的机械结构设计：详细介绍滑块分料系统的方案设计、方案认证及其具体的
20、机械结构设计，并对关键部件的设计和选型进行了详细的分析、计算及认证。2、对传动及分料机构步进电机的选型及验证。3、详细地介绍了控制系统设计：包括PLC硬件和软件I/O接口设计、软件组态设计、上位机通讯设计以及上位机实时监控分析等。 拟采用的技术手段：为实现滑块在完成厚度尺寸精度综合自动检测后自动分料，采用可编程序控制器（PLC）作为系统的控制核心，通过串行通讯与工控机组成上位机监控系统，实现对滑块检测、分料过程的实时监视和自动控制；而分料机构用步进电机带动电磁铁来实现。再加上前面导轨中完成的滑块的运行、姿态的变换等一系列流水线作业，这个系统就构成了一套自动化程度高、检测效率高的滑块厚度自动综合检测平台。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生很好地理解了课题的目的、任务和其所需要解决的工作、完成的功能等内容，对所涉及的相关技术调研较为充分，所提出的实现方法或技术途径可行。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：论文涉及一个高精度活塞（滑块）的检测，由于检测精度很高，使得很多设计工作具有一定的难度和挑战，本课题的工作量较大，研究内容具有一定技术难度，根据目前该生所做的工作和所提出的方法，可以顺利完成该课题的研究任务。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日
