工业网络毕业设计方案任务书.doc

三峡电力职业技术学院
毕业设计（论文）课题任务书
（ ---- ）
课题名称
基于西门子PLC工业以太网控制技术实现
学生姓名

专 业

班号

指引教师
叶林勇
指引人数

一、课题概述：
可编程序控制器（Programmable Logic Contrller）简称PLC。本题目来源于当前实际工业自动控制需要，可归为应用设计型。
二、设计（论文）规定
随着信息技术与计算机技术飞速发展，分布式控制系统在工厂自动化和过程自动化中应用速度迅速增长，现场总线技术已成为工业网络通信中佼佼者。信息技术飞速发展，引起了自动化系统构造变革，以网络为主干自动化分布式控制系统成为行业发展趋势。熟悉工业网络设计及组态软件应用，为学生将来从事工业自动控制方面工作奠定非常实际雄厚基本。
三、参照文献
1、《PLC基本及应用》廖常初
2.《可编程控制器及应用》廖常初
3、《电力拖动控制线路》劳动部培训司编写
4、崔坚 李佳.西门子工业网络通信指南.北京.机械工业出版社.
5、 陈金华.可编程序控制器应用技术.北京.电子工业出版社.1993
6、刘建昌、于洪磊.S7-300/400 PLC工业网络通信技术指南.北京.机械工业出版社.
7、吉顺平、孙承志.西门子PLC与工业网络技术.北京。机械工业出版社.
8、黄明琦、王福平.可编程序控制器.重庆.重庆大学出版社
9、齐从谦、王士兰.plc技术及应用.北京.机械工业出版社.
10、袁任光.可编程序控制器应用技术与实例.广州.华南理工大学出版社.1996
11、黄大雷、吴庚审.可编程控制器及其应用.北京.人民交通出版社.1992
四、设计任务
1、工业控制领域数据共享方案实现。
2、用PLC工业网络实现该类控制系统。
五、设计规定
1、简介所使用PLC及控制系统所涉及其他设备基本状况。
2、分析所设计控制系统控制对象详细工艺流程。
3、拟定网络构造。
4、组态硬件及接线。
5、设计PLC控制程序。
6、整顿技术资料，编写使用阐明书。
7、依照上述规定撰写毕业论文。

五、原始资料：
1、收集熟悉设备构造、原理、电气控制系统
2、理解PLC 型号、功能、I/O点数、特殊功能模块
3、学习掌握PLC程序设计基本：编程语言、编程元件、基本指令、应用指令
4、理解PLC在设计中注意问题
5、掌握编程器与编程软件用法
6、理解电力拖动知识
六、论文（设计）成果规定：
1、封面
2目录（任务书、开题报告、文献综述、毕业论文）
3指引任务书
4开题报告（3000字）
5文献综述（3000字）
6课程设计（封面、目录、正文、参照文献0字）

七、进度规定

时间
类别
内容
负责人
10月
论文课题准备
论文类别、形式及工作布置
毕业论文指引小组
10月18日
开题、选题、分组
1、 如何写开题报告
2、 如何写毕业论文
邓唯一
10月
动员
1、 学生、指引教师分组安排
2、 毕业论文总体安排及规定
毕业论文指引小组
10月18、19日
布置
1、指引教师与学生会面，布置课题
各指引教师
10月—10月中旬
学生设计论文准备
1、 学生资料收集
2、 撰写开题报告
各指引教师
12月1日前
毕业设计及
撰写毕业论文
撰写毕业论文
各指引教师
.12月5日
中期检查
1、 毕业设计（论文）进展状况
2、 毕业设计（论文）质量状况
各指引教师
2月中旬
完善设计（论文）
上缴初步成果，提出修改指引意见
各指引教师
3月15日前
上交毕业论文
毕业论文各种成果
毕业论文指引小组

三峡电力职业学院

毕业设计（论文）

题目

学生姓名
学 号
专 业
班 级
指引教师
评阅教师

完毕日期 年 月 日

（空一行）

论文/设计/报告原创性声明（黑体小3号居中）
（空一行）
本人郑重声明：所呈交论文/设计/报告是本人在导师指引下独立进行研究所获得研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用内容外，本论文/设计/报告不包括任何其她个人或集体已经刊登或撰写成果作品。本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。（宋体小4号）

作者签名：必要本人签字 年 月 日

论文/设计/报告版权使用授权书（黑体小3号居中）
（空一行）
本论文/设计/报告作者完全理解学校关于保障、使用学位论文/设计/报告规定，批准学校保存并向关于论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告复印件和电子版，容许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级先进论文/设计/报告评比机构将本论文/设计/报告所有或某些内容编入关于数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。（宋体小4号）
本论文/设计/报告属于
1、 保密 □，在_________年解密后合用本授权书。
2、 不保密 □。
（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：必要本人签字 年 月 日

导师签名：必要本人签字 年 月 日

目 录（黑体3号居中）
（空一行）
摘要（黑体4号）…………………………（页码宋体小4号）……1
前言（黑体4号）……………………………………………………2
1计算机测量与控制（黑体4号）…………………………………… 3
　1.1（宋体小4号）……………………………………………… 3
1.2（宋体小4号）……………………………………………… 8
2 虚拟仪器（黑体4号）……………………………………………12
　2.1（宋体小4号）………………………………………………14
　2.2（宋体小4号）………………………………………………15
3 ……
道谢（黑体4号）…………………………………………………………… 27
附录（黑体4号）…………………………………………………… 28
参照文献（黑体4号）……………………………………………… 30

参照实例1
计算机测控系统设计(宋体小二号加粗居中)
—位置测量与控制(宋体四号加粗)
（空一行）
学 生：郝学习 (宋体五号居中)
指引教师：艾指引 (宋体五号居中)
（三峡大学职业技术学院）(楷体五号居中)
（空一行）
摘 要：(宋体小四号加粗)本文在简介最新技术——虚拟仪器及其开发环境LabVIEW基本上，分析了LabVIEW中数据采集技术，给出了数据采集应用实例。应用表白，LabVIEW惯用于常规数据采集、测试、测量等任务，可以减少系统开发时间，同步也提高了编程效率。并将LabVIEW与计算机测控技术相结合完毕了实验平台中直流电机位置测量与控制。(宋体小四号)
核心词：(宋体小四号加粗)测量与控制；虚拟仪器；LabVIEW；数据采集(宋体小四号)
（空一行）
前言（黑体3号加粗）
当代电子技术和计算机技术迅猛发展和普及应用，使得计算机测控与电子测量仪器这个技术领域发生了革命性变化。特别是近年来美国国家仪器公司创新产品—图形化编程环境 LabVIEW浮现，使得 "虚拟仪器 "思想为工业界所接受。"软件就是仪器 "本质地刻画了虚拟仪器特性，它更多地强调了软件在仪器设计中作用。（宋体小4号）
（空一行）
1 计算机测控系统概论（黑体3号加粗）
1.1 虚拟仪器概述（黑体小3号加粗）
1.1.1仪器发展（黑体4号加粗）
老式台式测量仪器是由仪器厂家设计并定义好功能一种封闭构造,它有固定输入/输出接口和仪器操作面板,每种仪器实现一类特定测量功能,并以拟定方式提供应顾客。老式仪器由三个功能块构成：信号釆集与控制单元、信号分析与解决单元、成果表达与输出单元。由于这些功能块基本上是由硬件或固化软件形式存在，因而设计复杂，灵活性差，没有挣脱独立使用、手动操作模式，使用起来不很以便。
微电子技术和计算机技术…………（宋体小4号）
………
………
（空一行）
2 计算机测控系统设计（黑体3号加粗）

表1 组织成分（宋小4号加粗，数字与表格阐明文字之间空2格，并位于表上方，居中）

名 称（宋5）
含 量
说 明

图1 数据分布（宋体5号加粗，数字与图阐明文字之间空2格，并位于图下方，居中）
并且文章中要写明“如图X所示”，“如表X所示”。

致 谢（黑体3号居中加粗居中）
（空一行）
我衷心感谢……（宋体小4号）

附录：（与设计（论文）关于支撑材料-黑体3号加粗）
（空一行）
1. 图表
2. 计算机程序
3. ………（宋体小4号）

参 考 文 献（仿宋4号加粗居中）
（空一行）
［1］刘国钧，陈绍业，王凤翥. 图书馆目录［M］. 北京：高等教诲出版社，1957.15-18.
［2］金显贺，王昌长，王忠东，等. 一种用于在线检测局部放电数字滤波技术［J］. 清华大学学报(自然科学版)，1993，33(4)：62-67.
［3］姜锡洲. 一种温热外敷药制备方案［P］. 中华人民共和国专利：，1989-07-26.
［4］王明亮. 关于中华人民共和国学术期刊原则化数据库系统工程进展［EB/OL］. http://www.
……………
………………（宋体5号）

参照实例2

PLC在液压式自动夹轨器中应用
三峡大学职业技术学院机械系
李斌贵 付正江 邓唯一 丁岩
（三峡大学职业技术学院 湖北宜昌市 443000）

自动夹轨器装置是一种自动将门式起重机锁定在轨道上，防止受意外推力时而不滑动安全装置。该装置由机械夹轨钳、液压泵站、自动控制柜三某些构成。以电力为能源，以液压能为动力，通过机械臂实现夹紧。是典型机――电――液一体化产品。
自动控制夹轨器装置是将液压泵站液压能转化为机械能。液压油缸借助液能将活塞杆推出，经活塞杆将连杆向外压张开，迫使连杆压缩设立在其内部储能弹簧，再经夹钳臂将弹簧弹力传递给夹钳钳口铁，使之将钢轨夹紧，尔后进行自锁，保持夹紧力始终不偏离设计值，详细构造见(夹轨器示意图)。
液压系统设计两个油缸共用一种液压泵站，油泵置于油箱内，电动机用立式电动机，工作压力则由溢流阀保证，详细构造见（夹轨器液压原理图）。
控制系统采用西门子PLC控制。详细见（电气原理图）。
该装置只在大车行走状态是自动启动，其他状态自动夹紧。在不变化原机操作动作前提下，通过PLC系统将起重机行走机构行走与停止、制动器启动与制动、夹轨器启动与夹紧等动作实行自动控制，免除了执行防风过程中啰嗦动作，使防风性能每分每秒都得到保障。积极防风，能抗御十二级如下大风,还改进了行走机构功能，提高了整机稳定性及安全性。

一、技术参数：
1、 机械钳某些性能
一付夹钳夹紧力：20吨;钳口开度：20o;开钳时间：7秒;夹钳时间：10秒;开钳后夹钳最低处距钢轨面：30毫米;防风级别：12级。
2、 液压机构性能:
液压泵站电动机功率：5.5KW；转速：1440转/分;额定压力：15MPa;工作压力：10-12MPa;额定流量：25L/min;油品型号：H46抗磨液压油;贮油量：40L。
3、 电器控制某些性能:
动力电源电压：380V;控制电压：直流24V;PLC：SM——24R。
二、 该装置设计有如下特点：
1.夹轨器夹紧机构是闭锁设计,使夹紧后夹紧力不受其他因素影响，始终恒定在设计值内。
2.在可压缩蓄能连杆内设立了蓄能弹簧，连杆可以随弹簧压缩变短，满足了过死点设计所需技术条件，并且具备补偿功能。
3.一台门机上安装四副夹轨器，总夹紧力达80T，可抵抗12级大风；同步夹钳钩头设计，可防整车倾翻。
4.夹轨器开钳后可向上升起100mm，使其最低处距钢轨面保持30mm距离，机车行走时夹钳与轨道不会发生干涉。
5.夹轨器引导轮能克服钢轨不平度及不直度缺陷，使夹轨器中心线与轨道中心线及钳口与钢轨面高度保持在设计值内。
6.该装置自动控制系统将门塔机行走机构各项功能及夹轨器各个动作采用程序逻辑自动控制，减轻了大车行走机构启动时冲击，使行走机构功能有所改进。
7、该装置有故障自动检测功能,显示故障成果；整机体积小、重量轻、夹紧力大特点。
三、液压系统
液压系统如图1所示。

图二 夹轨器液压原理图
1、 低压阀 2、二位二通电磁换阀 3、齿轮泵先导式调压阀 4、压力表 5、油缸 6、液压锁
7、三位四通电磁换向阀 8、溢流阀
四.PLC控制某些
PLC外围接线图如图1所示。依照塔机大车运营控制技术规定,ＰＬＣ输入信号有１１个,输出信号９个,共２０个点。整个PLC控制系统程序预计有120步，并且不需要与上位机通信。因而选用中外合资华光电子有限公司SM－24R PLC。其I／Q分派如下：
输入点： 输出点
电机保护信号： I0 零位批示： Q0
夹钳限位： I4 备用： Q1
开钳限位： I5 夹钳电磁阀： Q2
大车右行（现）： I6 开钳电磁阀： Q3
大车左行（现）： I7 警声灯： Q4
大车右行限位： I10 液压站： Q5
大车左行限位： I11 电缆卷筒： Q6
急停信号： I12 （大车）制动器： Q7
大车右行（联）： I13 大车右行： Q10
大车左行（联）： I14 大车左行： Q11
主令控制器零位： I15

图三 PLC外围接线图

图3 PLC控制流程图
4、系统工作原理
工作程序由控制柜进行自动控制，详细程序见下图。

0.5秒
3秒
2秒
行走
开始
启动警
示灯
启动液
压泵站
开始
启动
夹钳

2秒
行走
2秒
5秒
行走
结束
停行走
电机
开始
启动行
走电机
开始
启动
制动

3秒
制动
夹轨器夹紧
开始
自动切
断电源
信号
反馈
开始

常闭式自动控制夹轨器装置需行走时，由操作手扳动行走开关手柄，给自动控制中心发出行走指令，自动控制中心接到行走指令后，一方面启动警告装置，后启动液压泵（图二中3），启动电磁阀（图二中7）将液压泵输出液能通过换向阀经管道输送给液压油缸（图二中5）下腔，(见夹轨器液压原理图中3、7、5)使液压油缸活塞回缩，经中间铰轴（图一中8）带动连杆（图一中7）在支架滑道向上移动，再经连杆销（图一中A）拉动夹轨钳臂使其向内收拢，并绕夹钳轴（图一中4）旋转启动夹钳（图一中6），待钳口铁（图一中2）与钢轨（图一中1）完全脱开时，液压油缸将两只夹钳提高至上止点，闭合上止点行程开关，启动电磁溢流阀并将可以行走信息反馈给自动控制中心，自动控制中心接到信息后先松开行走制动器，然后启动行走电动机，驱动行走机构使机车在轨道上移动。
行走需停止时，由操作手将行走开关手柄扳回中间位置，自动给控制中心发出终结行走指令，自动控制中心接到终结行走指令后，一方面切断行走电动机电源，使机车进入自由滑行状态，当滑行基本结束时，自动制紧行走制动器，然后启动液压油泵、启动电磁换向阀，将泵输出高压油液经油液通道输送给液压油缸（图二中5）上腔，使液压油缸活塞向外伸出，推动中间铰接轴（图二中3）在支架滑道中向下移动，夹轨钳依自身重量沿夹轨面在夹轨钳滑道中下坠至夹轨钳滑道上止点两侧；液压油缸活塞由于受高压油液充入继续向外伸出，经连杆（图一中7）推动夹轨钳臂上端向外张开，同步绕夹钳轴（图一中4）旋转，使其下端向内收拢，在A、B连线上方将钳口铁（图一中2）与钢轨（图一中1）贴紧；此时液压油缸活塞仍继续向外伸，而夹轨钳（图一中6）受夹钳轴（图一中4）限制及钢轨支撑，下端不也许再向内收拢，因而当液压油缸巨大压力压迫连杆（图一中7）时，连杆则将设立在其内部弹簧压缩，使A、C两点及B、C两点长度缩短，并在A、B连线上方约10毫米处将弹簧所有压缩，夹轨钳钩头扣住了钢轨，此时夹紧力已满足技术规定。尔后在液压油缸推力下，将中间铰接轴（图一中8）推向下止点，使C点低于A、B连线进行机械式自锁，保持夹紧力不被释放。同步自动切断行走机构电源。
由于夹轨器与机车是通过夹钳轴后端孔（图一中11）经轴以滑动连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，引导轮（图一中3）在夹轨器重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架（图一中5）、夹钳轴（图一中4）带动夹轨器整体在连接轴（图一中11）上作径向往复滑动，同步还可沿轨道面浮动，因而夹轨钳与轨道中心线及夹轨钳最低点与轨道面高度始终被控制在设计值内，行走中夹轨钳不会与轨道产生碰擦，从而使两只夹钳口夹紧力是一致。
该装置在其钳口铁（图一中2）下端设计了一种钩头，此钩头在夹轨钳（图一中6）夹紧钢轨（图一中1）后能扣住钢轨，可防止夹轨钳（图一中6）沿自身滑道意外上移而将夹紧力释放。

四、实际使用状况：
三七八集团七月份第一次受大风影响，在三峡大坝厂房施工三台门机撞在一起，导致严重损失及后果；同年8月份，水电八局在三峡永久船闸施工一台门机受大风影响而倾翻，导致该机报废，并砸坏一台200T汽车式起重机。由于葛洲坝工程局门机移至三峡大坝120栈桥施工，为了避免发生类似事故，同步又为了消除手动夹轨器缺陷，改进行走机构技术条件，增强安全性能，保证设备安全运营，三峡指挥部设备调配中心研究设计。
常闭式夹轨器安装在三峡工地120栈桥上四台SDTQ1800/60型高架门机上，常开式安装在一台MQ540/30丰满门式起重机上。两种型号夹轨器，经受了三峡三次大风考验。大风过后测量，夹轨器未浮现松动现象。使用证明，性能良好，夹紧牢固，不但增强了防风性能，并且改进了行走机构性能。在未安装夹轨器前，当回转停止时，由于惯性力作用，产生了巨大冲击力，常使台车联动轴扭断或减速器固定底盘脱裂。行走台车在钢轨上滑移量在100~400 mm ，加装后，消除了上述现象。通过技改，减少了设备故障率，提高了设备可靠性，为葛洲坝集团在三峡大坝建设中顺利完毕任务，提供了有效设备技术保障。这一成功经验，已被业主广泛安装在大型起重机上，为三峡三期工程提供了可靠设备。
当前国内外同类设备如丹麦KROLL塔式起重机夹轨器，启动后可升降，但只能扣住钢轨，不能夹紧，且受轨道固定螺栓影响，若遇螺栓必然被顶住，夹钳放不下去，因而扣不住钢轨。又如上海港机液压夹轨器，启动后不能升降，只能供钢轨凸出轨基平面轨道使用，对于轨面与轨基高度同样轨道则无法使用，且夹紧力小。老式手动夹轨器正常状况不用，遇到大风预报后，由人工扳动夹紧，因平时用少，导致诱蚀而无法工作，给安全留下隐患。本文中简介装置，不受轨道形式限制，始终能自动夹紧、且夹紧力大，故障率仅为二千分之一，值得大力推广应用。
参照文献： 1.杨成康 工程机械发动机与底盘构成 机械工业出版社 1995、9
2.廖常初 《可编程序控制器应用技术》 重庆大学出版社 1992.7
作者简介： 李斌贵 男 高档讲师 生于1954年 1982年毕业于华北水电学院
联系： 0717——8633208
邮箱：

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