電氣工程本科畢業(yè)論文開題報(bào)告
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題目: 卷煙GD包裝機(jī)控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)
1.本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述：
煙草行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，實(shí)現(xiàn)卷煙業(yè)自動化程度的提高具有重要的意義，目前我國很多卷煙廠的主力硬包包裝機(jī)型是意大利GD公司GDX1/X2包裝機(jī)，GDX1/X2型包裝機(jī)是GD公司生產(chǎn)的高檔、高速煙支包裝設(shè)備，曾深受國內(nèi)煙草行業(yè)的歡迎。但由于引進(jìn)的時(shí)間長，其中部分設(shè)備已到了大修期，進(jìn)入了故障多發(fā)期，如何迅速的排除故障及進(jìn)行零配件的備件工作，直接關(guān)乎到了整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效益。而GDX1/X2部分機(jī)器的控制電路基本由繼電器、接觸器、分立元件的邏輯線路的板卡等組成，方法相對比較落后，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)功能，開放性較差，潛在的故障率較高，同時(shí)很多專用的邏輯板卡國內(nèi)不宜買到，維修不方便，而且近幾年GD公司就已經(jīng)不再提供老式電控系統(tǒng)配件。隨著近年來煙草行業(yè)不斷改革，煙草生產(chǎn)企業(yè)競爭日益激烈，使機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的缺陷日益凸顯，難以適應(yīng)當(dāng)今的生產(chǎn)需求，提高機(jī)組系統(tǒng)的穩(wěn)定性和加工精度已經(jīng)勢在必行。
GD包裝機(jī)的控制系統(tǒng)的改造已經(jīng)成為一種方向，近幾年已經(jīng)成為國內(nèi)研究的一大熱門。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)如今自動化工業(yè)控制系統(tǒng)逐步形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動化為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)，它具有開放、數(shù)字化、容易進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的特點(diǎn)，而可編程控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、和聯(lián)網(wǎng)通信等功能，其控制的可靠性已經(jīng)得到了控制領(lǐng)域的普遍認(rèn)可，在工業(yè)領(lǐng)域的到廣泛的應(yīng)用，煙草行業(yè)中也得到有推廣，有些機(jī)器的控制系統(tǒng)的'改造采用了可編程控制器，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，但大多采用可編程控制器與傳感器/執(zhí)行器并聯(lián)連接的方式，需要大量的電纜，使得系統(tǒng)的維護(hù)困難，機(jī)器的有效作業(yè)率得不到保證。
近年來隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，它從根本上解決了傳統(tǒng)的數(shù)字、模擬信號硬接線的連接方式，使系統(tǒng)的擴(kuò)展更加靈活，通過現(xiàn)場總線技術(shù)可以連接遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊，智能儀表，人機(jī)界面和自動化控制站點(diǎn)等智能設(shè)備。使得各控制設(shè)備之間的連接更加的簡捷方便。因此可編程控制器與現(xiàn)場總線的配合，將使機(jī)器生產(chǎn)效率得到有效的提高。
2.本人對課題任務(wù)書提出的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
設(shè)計(jì)任務(wù)包括包裝機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、HMI人機(jī)界面開發(fā)及基于IFIX的上位機(jī)控制技術(shù)開發(fā)等。整個(gè)系統(tǒng)可方便、直觀、實(shí)時(shí)地監(jiān)控?zé)煱庸み^程，對故障可以及時(shí)提示故障部位信息，并且對不正常工作情況有記憶功能，具有較強(qiáng)的魯棒性、實(shí)時(shí)性，有報(bào)警功能，提高包裝機(jī)組的系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工精度，使機(jī)器的有效作業(yè)率得到有效的提高。
使用可編程控制器可以取代原本大量的元器件和硬件電路，使得電氣的可靠性、穩(wěn)定性有了很大的提高，對整機(jī)的工作過程的數(shù)據(jù)采集真實(shí)可靠，保證了新的控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，加上現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)的充分應(yīng)用，使得整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡潔，現(xiàn)場配線大為減少，布局更加美觀實(shí)用，使得故障率大大減少，機(jī)器有效作業(yè)率得到大大改善，使得機(jī)器的檢修維護(hù)更為簡單方便，同時(shí)機(jī)器的現(xiàn)場調(diào)試快捷、省時(shí)。
因此，利用可編程控制器和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的電氣控制方案的改造，將最新的控制和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到改造過程中，可以有效的提高包裝機(jī)組的系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工精度，同時(shí)又滿足現(xiàn)在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的要求。
3.本課題需要重點(diǎn)研究的問題及解決的思路
需要重點(diǎn)研究的問題：如何改善舊的機(jī)器的缺點(diǎn) 1).故障率高，2).保養(yǎng)及維修困難， 3).開放性差 4).備件采購困難，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工精度，進(jìn)一步提高機(jī)器有效作業(yè)率，降低產(chǎn)品成本，提高企業(yè)競爭力。
解決的思路：將機(jī)器控制系統(tǒng)改造為主站和多個(gè)從站并行控制模式，采用西門子S7-400PLC作為系統(tǒng)的核心控制單元，用西門子S7-200PLC作為從站控制單元，利用PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)主機(jī)和各從站之間的連接，取代原控制器中的邏輯線路板卡及部分中間繼電器，對于某些實(shí)時(shí)性要求高、相應(yīng)速度快的傳感器單元采用點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，而大多數(shù)響應(yīng)信號采用基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，采用混合的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)改造的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補(bǔ);同時(shí)改用功能模塊FM455S實(shí)現(xiàn)對機(jī)器上加熱管的溫度PID控制，實(shí)現(xiàn)加熱管溫度的精確控制保證煙包包裝質(zhì)量;使用西門子420變頻器對機(jī)器前后部兩臺電機(jī)實(shí)行交流變頻控制，并且對系統(tǒng)相關(guān)檢測和控制元器件進(jìn)行改造優(yōu)化，從而減少設(shè)備的維修量，提高設(shè)備的運(yùn)行性能，使機(jī)器高效的滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，而且技改后元配件在國內(nèi)都可以采購。
4.完成本課題所必須的工作條件(如實(shí)驗(yàn)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)環(huán)境條件、調(diào)研、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件等)
福建工程學(xué)院西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、GE FANUC實(shí)驗(yàn)室等。設(shè)備包含各種控制器(S7-400、S7-300、420變頻器)及其總線、計(jì)算機(jī)，多種傳感器等。
5.參考文獻(xiàn)：(不少于15個(gè)參考文獻(xiàn)，其中應(yīng)有1個(gè)外文參考文獻(xiàn))
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6. 完成本課題的工作進(jìn)度安排
第五周 準(zhǔn)備階段(查閱資料，提出整體設(shè)計(jì)方案)
第六周 熟練使用軟硬件
第七 — 十一周 程序設(shè)計(jì)
第十二—十四周 總體設(shè)計(jì)完善及仿真試驗(yàn)
第十五—十六周 論文撰寫
第十七周 答辯
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