基于PLC的粉末热压成型压力控制系统_开题报告

（一）国外研究现状

粉末成型机通常采用机械凸轮结构、电动伺服结构、液压缸驱动结构，主要应用于粉末冶金行业和磁性材料行业，该类设备粉末成型技术其高速高产、密闭性、模块化、自动化、规模化及先进的检测技术相对国内还有较强领先的优势，先进的粉末成型机基本集中在欧美，如德国FETTE、KORSCH，英国MANESTY，比利时COURTOY，美国STOKES等。其产品自动化程序高,符合FDA要求及21CFRPART11的要求。 

当前国外粉末成型机技术发展的方向是向智能化、柔性化、精密化以及符合cGMP的要求，产品高新技术含量不断提升，机械、气、液、光、磁等一体的自动化技术、数控技术、传感器技术、新材料技术等在粉末成型机上得到广泛的应用。 

粉末液压成型机控制系统方面大多采用通用集成控制主板加继电器实现控制系统搭建，该类控制由于继电器接触器控制是采用固定接线的硬件实现逻辑。如果生产任务或生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触控制，使用继电器数量多，控制系统体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差，故这类型粉末液压成型机很难适应国内的多种用途改造和低成本运营。

（二）国内研究现状

粉末液压成型机由于其结果简单、部件通用性强等特性，技术壁垒低且已经趋向于成熟，液压机的液压系统和整机结构方面，国内通过多年的技术积累已经比较成熟，相比国外的液压成型设备国内的性价比更具优势。国内液压机厂的发展主要体现在控制系统方面。随着微电子技术的飞速发展，在改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了更大的改善空间。国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，这与机电液一体化，中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。

国内粉末成型液压机产品中，控制系统分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的传统型液压机;一种是采用可编程控制器控制的液压机;第三种是应用高级微处理器(或工业控制计算机)的高性能液压机。三种类型功能各有差异，应用范围也不尽相同。但在发展趋势仍然是高速化、智能化大背景下。采用更加灵活和拓展性较强的PLC控制方式作为粉末液压成型机的电气控制系统已成为一种趋势，国内部分厂家已开始尝试应用，PLC控制能改善继电器控制器上述的不足, PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术.PLC以其可靠性高、灵活性强、使用方便的优势，迅速占领了工业控制领域。从运动控制到过程控制，PLC可靠性高，抗干扰能力强,通用性强，控制程序可变，使用方便,功能强，适应面广,编程简单，容易掌握;体积小、重量轻、功耗低、维护方便,减少了控制系统的设计及施工的工作量等特点,所以设计时采用PLC能集中且较方便地控制。

粉末液压成型机其压力大、制造成本低的优势已逐渐在粉末成型领域普及，但由于控制精度低且倾向于一些烧结类产品需要二次加工的粉末冶金行业使用，近几年国内软磁器件行业发展非常迅猛，尤其是在基础电子器件国产替代及5G应用普及的热潮中，粉末成型液压机成了电子器件行业不可或缺的主要设备，但由于传统液压成型机通常采用铸造三平台四柱型结构，该类设备的起始吨位高、结构单一、控制电路固化导致该类成型机在一些精密成型方面应用受到限制，同时在精密的软磁器件压制成型过程中需要增加对模具加温以提高粉末压缩性并且能实现长时间保压功能，故传统的液压成型机难以满足精密生产需求。

带加热保压的一种压力成型系统在粉末成型尤其是软磁金属粉末成型方面已成为一种主流，采用该系统设计的粉末热压成型系统可实现一模多穴压制，过程中模具温度精密控制可有效提高模穴内粉末的可压缩性，通过模具的设计配合，粉末压制成型精度可达到±0.01mm从而满足精密电子器件的成型要求。

B、^范文提纲

摘  要

引  言

一、粉末热压成型机及工艺概述

（一）粉末热压成型机组成结构

（二）粉末热压成型工艺说明

二、液压系统设计及粉末热压成型机结构设计

（一）液压系统设计

1.液压系统介绍

2.液压系统设计要求

3.液压系统动作说明

4.液压元件控制说明

5.液压缸尺寸计算与选择

（二）粉末热压成型机结构设计

三、 粉末热压成型机电气控制系统设计

（一）成型机电气控制简述和技术要求

1.PLC简述

2.设计思路

3.控制要求

（二）粉末热压成型机操作说明

（三）粉末热压成型机的安全保护设计

1.操作急停保护

2.设备保护

四、 粉末热压成型机硬件系统

（一）硬件的选择和I/O口确定

1.硬件选型

2.I/O确定及分配

（二）PLC电气系统原理

五、粉末热压成型机软件系统设计

（一）粉末热压成型机软件配置

1.PLC控制流程图

2.PLC程序顺序功能图

（二）粉末热压成型机人机界面设计

（三）粉末热压成型机控制程序编写

（四）粉末热压成型机部分功能指令程序说明

六、调试和仿真

（一）调试的步骤

（二）手动成型模拟调试

（一）调试过程中遇到的问题

结束语

参考文献

致谢

三、参考文献

[1] 奎生．《液压与气压传动》[M]．武汉：武汉理工大学出版社,2001.

[2] 黄培云．《粉末冶金原理(第2版)》[M]．北京：冶金工业出版社,1997.

[3] 陈新元.《万能干式粉末自动成型液压机研制》[J]．液压与气动,2007.1. 

[4] 黄继昌.《实用机构图册》[M]. 北京：机械工业出版社.2004.6.

[5] 美Neil Sclater.《机械设计实用机构与装置图册》[M]. 北京：机械工业出版社,2007-4-16

[6] 张见民.《机电一体化系统设计（修订版）》[M]. 北京：北京理工大学出版社,2008.6.

[7] 王积伟、章宏甲.《液压与气压传动（第二版）》[M]. 北京：机械工业出版社,2006.4.

[8] 周士昌.《液压系统设计》[M]. 北京：机械工业出版社,2003.7.

[9] 雷天觉.《液压工程手册》[M]. 北京：机械工业出版社,1990.4.

[10] 周恩涛.《可编程控制器原理及其在液压系统中的应用》[M].北京：机械工业出版社，2003.

[11] 钟肇新.《可编程控制器原理及应用》[M].广州：华南理工大学出版社，2005.

[12] 闫和平.《常用低压电器应用手册》[M].北京：机械工业出版社,2005.

[13] 张桂想. 《电器控制与PLC应用》[M].北京：化学工业出版社，2003.

[14] 李江全.《组态控制技术实训教程（MCGS）》[M].北京:机械工业出版社,2016.9.

[15] 赵永成,汤武初. 《机电传动控制 (第二版) 》[M]. 北京：中国计量出版社.2007.6.

[16] 常斗南.《可编程序控制器原理应用》[M].北京:机械工业出版社,2008.

[17] 吴丽.《电气控制与PLC实用教程》[M].郑州:黄河水利出版社,2005.2. 

[18] 张雷,林炳南. 《维修电工应用技术（下）》[M].北京:高等教育出版社,2006-01.

[19] 龚运新,方立友.《工业组态软件实用技术》[M].北京:清华大学出版社,2005.9.

[20] Z. J. 《Lansky etc Industrial Pneumatic Control》[J]. New York,1986. 

[21] L.L. Faulkner. 《Handbook of Hydraulic Fluid Technology》[M]. Columbus Division, Battelle Memorial Institute and Department of Mechanical Engineering The Ohio State University Columbus, Ohio.

[22] Godfrey C. Onwubolu《Mechatronics Principles and Applications》[M]. Professor of Engineering The University of the South Pacific, Fiji. Copyright ß 2005.