基于PLC的角钢法兰生产线控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

风管是用于建筑物的排风通风、空调送风、消防排烟等空气输送和分布的管道，风管按照其上安装法兰的形式，分为共板法兰风管和角钢法兰风管，共板法兰风管造价低，但其强度不高无法用于消防等高强度要求的场合，而角钢法兰风管强度高，适用范围广。角钢法兰风管中的角钢法兰是由四个角钢段拼接成矩形框形，角钢的两面分别按标准要求打上安装孔和铆接孔。使用时，将其铆接在每段金属矩形通风管道的两端，在建筑通风系统安装时，两段通风管道通过安装螺栓将两个法兰通过安装孔对接连接。现有的角钢法兰生产线，自动化程度较低，打孔和切断不能同步进行，特别的角钢法兰，还包括切角工序，现有设备中这一工序往往需要人工操作，费时耗力。针对现有技术存在的不足，本课题意在于研究一种角钢法兰自动生产线，该生产线能够自动加工角钢段，自动化程度较高，有效地节约人工成本。

2. 研究内容和预期目标

现阶段角钢法兰制作加工工艺主要是：人工划线下料、切断、打磨、台钻或手电钻打螺栓孔、铆钉孔、焊接，整个生产工艺过程的每个工序都要投入大量的劳动力进行加工，而且劳动效率极低、机械化程度不高，加工质量还因工人的技能水平不一而无法保障、无法满足质量及进度要求。针对现有技术问题，本课题意在研究一种自动化角钢法兰生产线，将原本分散的加工工序进行集中，减少搬运、装配时间，大大提高生产效率，并用数字化设备代替人工，提高生产精度。本课题的难点在于如何将打孔、切断等工序进行复合，如何确定打孔位置，如何保证断料长度，工序完成后如何复位进行下一段原料的加工，如何进行自动化控制。拟采用将整个系统拆分为不同模块进行设计研究，以便后续功能开发与检修。现将角钢法兰生产线控制系统分为4个模块：(1)上电初始化模块：处理设备启动后的上电复位、返回参考点、钢材定位、钢材初始参数设定等(2)数值计算模块：处理钢材数据、加工长度、打孔位置、孔距等参数(3)自动加工模块：通过plc控制电机进给，打孔、切断、自动上料等操作(4)人机交互界面：加工过程可视化，显示加工状态、加工进度，进行加工控制、参数输入等操作。本文设计的角钢法兰生产线控制系统如图1所示。

图1 角钢法兰生产线控制系统结构图(图片上传失败，另见附件)

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用拆解分析工步确定生产线加工方式，现根据角钢法兰制作方法及现有设备，角钢法兰自动化生产线拟完成法兰角钢的螺栓孔、铆钉孔钻孔，分段切断工艺。经过对打孔、切断工序的分析，本课题所设计系统需完成法兰角钢加工中定位、自动送料、打孔、切断、复位及重新定位等功能。

本课题拟采用plc1200进行法兰角钢生产线控制系统设计，先对角钢法兰制作方法进行拆解，对plc程序进行构思、罗列各步骤所需要用到的程序命令，再进行逐个设计最后进行汇总调试。

对角钢法兰生产步骤分析后总结得plc系统主要有4个模块：(1)上电初始化，plc上电复位后回零、定位、钢料参数输入等设置；(2)数值计算，处理加工长度、打孔位置、孔距等；(3)人机交互界面，在控制面板上输入加工参数、控制加工启停等操作；(4)自动加工模块，plc控制电机完成法兰角钢的定位、打孔、切断、自动上料等操作。

4. 参考文献

[1] 张桂香主编，机电类专业毕业设计指南，机械工业出版社，2006；

[2] 曹天汉主编，单片机原理与接口技术（第二版），电子工业出版社，2009；

[3] 关健主编，电子cad技术，电子工业出版社，2007；

5. 计划与进度安排

(1) 2024-12-10～2024-2-10 查阅文献资料，进行文献综述，翻译英文文献。

(2) 2024-2-11～2024-2-30 撰写开题报告，进行角钢法兰生产线控制方案设计。

(3) 2024-3-1～2024-3-20 查阅相关资料，进行角钢法兰生产线的硬件系统设计。