内高压和等径角挤压两用设备控制系统研究及设计

摘要

内高压成形技术作为实现结构轻量化的先进塑性成形技术，在国外企业和科研单位中已经得到了广泛的应用；等径角挤压技术作为获得超细晶结构材料的重要手段，发展也很迅速。但由于设备投资巨大，因此无论在理论还是实践上，国内目前关于这两项技术专用设备的研究很少，在我国发展很缓慢。因此，为进一步提高对这两项技术的认识水平，促进内高压成形和等径角专用设备在我国的推广，加强和改善与内高压成形和等径角挤压设备直接相关的软件和硬件设施是十分必要和紧迫的。 本文之目的为对一种用于内高压成形和等径角挤压的两用设备的控制系统进行研究并进行初步的设计。 本论文首先通过分析本课题组进行内高压实验的YH39-1000液压机和进行等径角挤压实验的等径角挤压专用设备的结构原理及其使用局限性，并参考国内外相关技术和设备的发展、研究现状以及实际应用情况，确定设计一种能够进行内高压和等径角挤压的两用设备。明确了设备所应具备的功能，设计了简单实用的液压系统原理。对于其中最为关键的左右缸同步回路，采用比例流量阀来实现。并以一种典型的内高压成形零件-T型管为例，详细分析了液压机的动作过程。 其次在分析当前工业生产过程中计算机控制系统应用现状的基础上，确定采用集散控制系统，针对这两项成形工艺设计了基于PLC的集散控制系统结构，即采用微机作上位机和PLC作下位机的系统。硬件部分采用组态王(Kingview)软件和三菱FX-2N-128MR系列PLC。软件部分用顺序功能图模块编写了设备自动控制的程序，并用组态王软件编制了人机交互控制界面，该用户界面友好，实现了整个成形过程的控制自动化和可视化。 最后利用电气、液压联合仿真软件Automation Studio，对所设计的液压和电气控制部分进行联合仿真，以验证其可行性。 通过本论文工作，将机械、电子、液压控制等多学科有机结合，从理论上完成了内高压和等径角挤压两用设备控制系统的设计，这对实际工程设计会有一定的促进作用，为研制这两项技术的专用装备打下了一定的基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪 论

1.1前言

1.2内高压成形原理及特点

1.2.1内高压成形原理

1.2.2内高压成形特点

1.3内高压成形设备发展概况

1.3.1国外内高压成形设备发展概况

1.3.2国内内高压成形设备发展概况

1.4等径角挤压成形原理

1.5等径角挤压成形设备发展概况

1.6实验室现有设备

1.6.1等径角挤压设备

1.6.2内高压成形设备

1.7本论文之目的、意义及结构

1.7.1本论文之目的

1.7.2本论文之研究意义

1.7.3论文结构

第二章内高压和等径角挤压设备控制系统结构设计

2.1系统总体控制要求分析

2.1.1对系统操作性能方面的要求

2.1.2对各个工艺参数的控制

2.1.3对电磁阀的动作控制

2.2计算机控制系统形式的选定

2.2.1系统的结构

2.2.2控制系统的分类

2.2.3控制方案的选定

2.3控制系统构成

2.4计算机控制系统硬件

2.4.1传感器

2.4.2工控机的选择

2.4.3电液比例流量阀及其功率放大器

2.5本章小结

第三章内高压和等径角挤压设备液压原理设计

3.1内高压设备液压传动系统组成

3.2内高压设备的工作原理

3.3系统的液压原理设计

3.3.1主缸下压回路

3.3.2左右轴向同步进给回路

3.3.3项出缸回路

3.3.4充液和增压回路

3.4补充说明

3.5本章小结

第四章 控制系统下位机软件设计

4.1可编程控制器(PLC)控制技术简介

4.2 PLC的工作原理

4.3 PLC程序的开发工具

4.4控制系统设计

4.4.1 PLC控制系统设计步骤

4.4.2控制要求分析

4.4.3控制系统硬件分配与设计

4.5 PLC软件设计

4.5.1自动生产控制模块

4.5.2左右缸同步运动部分程序

4.5.3手动控制模块

4.6本章小结

第五章控制系统上位机软件设计

5.1组态王软件介绍

5.1.1组态王具有的功能及工作方式

5.2控制监控界面设计

5.2.1主监控画面的建立

5.2.2实时曲线和历史曲线界面

5.2.3报警界面的设计

5.2.4报表界面的设计

5.2.5其它界面

5.2.6数据变量的建立

5.2.7动画连接

5.3组态软件与下位机PLC之间通讯的建立

5.4本章小结

第六章 液压电气联合仿真

6.1 Automation Studio软件简介

6.2控制系统液压电气联合仿真

6.3仿真结果

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

硕士期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目

附录