自动钣金线触摸屏PLC控制系统人机交互界面开题报告.docx

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自动钣金线触摸屏PLC控制系统人机交互界面开题报告

毕业设计（论文）题目

自动钣金线触摸屏界面参数输入输出及

冲切段自动控制系统

一、课题的目的和意义：

伴随随着工业技术科技的快速发展，以及自动化技术的逐步完善，在液压、制冷、汽车、轴承、仪器、仪表和电子元件等行业中，对产品所需配件的加工要求越来越高，在对精度有着严格的要求的同时，生产效率是必须严格把关的，这就对对企业生产的自动化程度有了更高的要求。

然而传统的生产设备在企业中因为自动化运用程度不高，这就导致了灵活性差，加工精度和生产效率并不高。

或者在生产过程中，当生产不同型号的产品，在传统的生产线中，这需要人力去重新调整各个工位的位置和参数，但是对于大型生产线来说，长距离的控制和庞大的布线，以及各种工位的精细参数都使得现场技术人员的工作量很大。

这种高强度，高要求的工作量对现场操作人员技术要求较高，极大的耗费人力及财力。

另一方面系统在检查故障方面的能力也不强，一旦发生故障，工程技术人员无法及时得到报警信息，这可能造成生产线瘫痪，从而大大降低生产效率，增加生产成本。

如：

过去的钣金生产线，产品拥有多种型号，然而在生产过程中，机床只能生产一种配置的型号，当需要生产不同的型号的时候，就需要费时费力的对机床进行调整，然而人工调整过程中，由于精度等原因的存在，许多配件由于达不到所需的生产要求而成为废品，给企业带来诸多不便与损失，这严重影响了公司经济效益和生产效益，也给社会造成资源的严重浪费，自动钣金线的全自动操作系统就在这样的背景下被人们开发生产出来

对于大多数的PLC的冰柜钣金全自动生产线控制系统都需要一个很好的人机交互界面（HMI），这不仅让新的用户及时快速的学会生产线的操作，也在产品的推广过程中提供了很大的便利。

在这个自动化飞速发展的新时代，一个便捷高效的人机交互界面就成为了自动冲切生产线的必须要求和配置。

本课题就以上等问题进行研究设计，从而达到用户可以根据要求随时改变型号的配置，只需在自动钣金线触摸屏界面进行产品的参数输入，就可以方便快捷的在机床上切出符合要求的产品，使得整条生产线都可以根据触摸屏的参数输入输出进行钣金线的全自动冲切。

冲切段自动控制生产线的使用，使产品的数量和质量得到了极大的提高，自动冲切系统对工业生产有着重大的意义，它一方面解放了生产力，把人从劳烦的生产线解放出来，自动化的操作系统让即使不是很精通生产线生产规格的工人也可以自己操作整个生产线的生产，减轻了操作工的劳动强度，从而取得较大的经济效益和社会效益。

另一方面，拥有自动触摸屏人机交互界面的自动冲切系统，它规范了生产的规格，拥有统一的生产模块，将使得产品生产变得标准化，规范化。

将课题研究的意义总结为以下几点：

（１）高精度性：

极大地提高了冰柜钣金产品冲切的精度，使产品实物尺寸趋于一致化，方便产品的使用。

（２）可靠性：

整个冲切系统在冲切过程都有实时监控的保护功能，这使得设备的使用寿被极大延长了，系统故障停机时间，产品冲切过程的稳定可靠都得到了极大的保证。

（３）快捷性：

通过触摸屏操作的钣金线操作简单，减轻工作人员的劳动强度，提高了企业的劳动生产率。

（４）自动化：

采用工控计算机，通过运用触摸屏提供了良好的人机交互界面，并且参数设定与修改、系统报警与清除和重要数据保存与显示等都提前存储在存储器中，只需要通过触摸屏操作系统简单切换产品配置型号，就可以实现全自动冲切。

（５）易用性：

控制系统操作灵活便捷，人机交互界面简单易懂，使用方便，可靠性高，具有极大的推广应用价值。

二、课题研究的主要内容：

该系统用于冰柜钣金全自动生产线控制系统，硬件配置为西门子触摸屏、s7300plc、西门子cu320伺服系统，软件主要使用wincc+step7.

该系统用以上配置通过编程主要达成以下功能：

1、使用wincc编程在触摸屏上完成人机交互界面设计，对不同钣金图纸参数的输入、存储、产品图形仿真显示。

2、用step7进行plc编程对触摸屏输入参数进行通道存储、排序运算后向伺服控制系统提供运动系统目标参数，通过采集各种传感器的状态准确控制各类执行元件的动作。

3、通过编程实现根据触摸屏上选择不同型号的产品流水线会根据存储的长度、宽度及冲孔的特征和位置参数自动运算，实现钣金生产流水线的型号间一键切换及整体的全自动运行。

三、文献综述及参考文献目录：

[1]张凤珊．电气控制及可编程序控制器．2版[M]．北京:

中国轻工业出版社，2003．

[2]《工厂常用电气设备手册》编写组．工厂常用电气设备手册．2版[M]．北京:

中国电力出版社，1998．

[3]马志溪．电气工程设计[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[4]刘增良，刘国亭．电气工程CAD[M]．北京:

中国水利水电出版社，2002．

[5]齐占庆，王振臣．电气控制技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[6]史国生．电气控制与可编程控制器技术[M]．北京:

化学工业出版社，2003．

[7]郁汉琪．电气控制与可编程序控制器应用技术[M]．南京:

东南大学出版社，2003．

[8]张万忠．可编程控制器应用技术[M]．北京:

化学工业出版社，2001．

[9]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[10]西门子（中国）有限公司．深入浅出西门子人机界面（附光盘）[M]．北京:

北京航空航天大学出版社，2009

[11]吴晓君，杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:

中国建材工业出版社，2004．

[12]廖常初．西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术第2版（含光盘）[M]．机械工业出版社，2012.

[13]李道霖．电气控制与PLC原理及应用[M]．北京:

电子工业出版社，2004．

[14]S7-200CN可编程序控制器手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2005．

[15]SIEMENSWinCC手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2004．

[16]魏艳君．多功能屋面SP板切割机[J]．机电一体化，2002，（4）：

47－48．

四、课题研究的基础、现状与趋势

1）国内外研究动态

随着工业技术的飞速发展，工业制造生产线的自动化、机械化及柔性化水平越来越高，同时高科技技术的使用使生产过程实现智能化、高速化和高效能化。

2）国外研究动态

国外的自动剪切系统经过多年的发展，功能越来越齐全，操作也越来越方便。

比利时ＬＶＤ公司是国外规模最大的自动剪切系统制造厂商之一，其产品ＣＮＣ系统的ＭＮＣ８５０和ＭＮＣ９００采用ＣＡＤ．ＣＭＡ技术，使剪切加工达到自动化和智能化。

系统能自动计算全部剪切工序参数，确定数控程序，操纵计算机系统实施剪切加工。

英国ＥＰ公司开发设计的ＣＮＣ系统备有两根３ｍ长的前挡料臂，其上带有可编程序挡块，可以提高工件的加工精度和生产效率。

该机设有一套全自动液压传动系统，整个过程可自动控制。

意大利萨瓦尼尼公司的Ｃ２型直角剪板系统ＦＭＣ通过自动编程和优化排料可将大型板坯剪成矩形板坯，或与冲模回转头压力机配套将冲完的大张板材分割成小型工件。

该公司的￥４＋Ｐ４（柔性薄板冲剪折弯生产线）型大型板材ＦＭＳ，更是集多工位冲孔、冲床、四边折弯机和自动送料装置组成板材冲孔、剪切、四边折弯、焊接柔性制造系统。

意大利葛氏巴利尼机械制造股份公司研制的闸式剪板系统，具有良好的强度、刚度和精度保持性；集成式液压系统伺服驱动，极大地提高了机床运行的可靠性；根据被剪板料的材质、厚度和剪切强度，自动调整剪切角度、剪切行程、刀片间隙和后挡料位置；可配备前送料系统或后托料系统或后托料装置，集送料、卸料于一体，有效地提高了设备的自动化程度。

德国博士公司研制的ＬＢ１３ＱＵＩＣＫ型角剪系统，是具有两个工位的多功能角剪机，主工位的剪切角度为９０，辅工位则可对板材进行冲孔或冲切。

总之，随着国外剪切生产线技术由专用型封闭式向通用型开放式发展，剪切系统必将实现控制智能化、体系开放化、驱动数据化、通信网络化、设备运行的高速化和加工高精化

２）国内研究动态

我国以前生产的剪切系统电气控制普遍采用交流接触器和继电器进行控制，经过长期使用，电器元件老化，触点烧损，造成设备故障频发。

在维护中由于线路接点多，元件更新，许多故障不能及时处理，给企业生产带来诸多不便。

随着电子和信息技术的发展，ＰＬＣ技术也获得了长足进步。

许多企业为了提高剪切的效率与精度，开始对设备进行技术改造，运用ＰＬＣ、变频控制、伺服系统、触摸屏、网络控制等技术提高系统的可靠性和精度，提高设备现代化技术水平，以适应市场经济带来的挑战。

目前主要流行以下几种自动化生产线：

ＺＳ—ＴＫ４４系列半自动型生产线：

主要由钢卷入料台车、开卷机、开卷机械手、铲板引料机、校平机、引渡架、送料机、剪板机、带式输送机及垛料台等设备组成。

通过数控、光控、液控实现精确的分时动作，全自动地将卷筒钢板开卷一剪切．落料。

ＢＳ－Ｔ４４系列半自动型生产线：

主要由上料车、开卷机、校平机、中间输送架、简易测量定长控制装置、剪板机、带式输送机、垛料台等组成。

其余的生产线有Ｓ—Ｔ４４系列生产线和ＢＳ．Ｔ４４．４ｘ１８００系列自动型生产线等，总之伴随着我国工业技术的发展，国内的剪板系统也得到较好的发展。

五、本课题解决思路或实验方法

在课题研究过程中，不断地思索和探究，目前认识到的几个重点研究方面如下：

（１）创建人机交互界面，要求干净、简单和快捷，然而又要满足复杂的参数、图纸以及配置等选择的要求，在用户使用触摸屏过程中拜托过去繁琐的参数输入，另一方面，在人机交互界面上，必须实时有效的显示产品在冲切过程中的状态，当遇到故障时，触摸屏必须快速报警并显示出现故障的位置等等，这样如何设计好触摸屏的人机交互界面就是十分重要的。

（２）在设计人机交互界面时，会遇到很多其他复杂的问题，比如使用WINCC与Step7的通信，存储数据等等都是需要好好研究的。

（３）由于是用step7进行plc编程对触摸屏输入参数进行通道存储、排序运算后向伺服控制系统提供运动系统目标参数，研究过程中还需要了解西门子cu320伺服系统，这通过网上查资料，结合实际伺服系统进行研究，确切了解到系统运行的方式和工作要求。

五、工作计划或时间安排

起止日期

毕业设计（论文）工作进度（主要内容、完成要求）

2014年1月5日：

了解毕业设计，并进行选题。

2014年1月5日—2014年1月18日：

期间进行查找课题资料，课题设计的软件，文献资料，外文翻译等等的毕业设计前准备工作。

2014年1月19日—2014年2月15日：

查阅文献，翻译外文资料（不少于5千汉字），撰写开题报告书（文献综述部分不少于1千汉字），在假期完成这些要求。

2014年2月16日：

进行毕业课题的设计，完成毕业设计要求，并在同时完成论文的初稿的设计。

2014年2月27日：

完成毕业设计的大体设计过程。

2014年3月15日：

对设计进行修改，并对论文进行修改。

2014年4月16日：

完成毕业设计和论文，确定初稿，交于老师进行修改。

2014年4月日25：

完成论文定稿。

指

导

教

师

意

见

指导教师（签字）：

年月日

系

意

见

系主任（签字）：

年月日

学院

意

见

教学院长（签字、公章）：

年月日

注：

开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经指导教师签署意见及所在学院审核后生效。