电气工程本科毕业论文开题报告
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题目: 卷烟GD包装机控制系统的改造设计
1.本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述：
烟草行业在国民经济中占有重要的地位，实现卷烟业自动化程度的提高具有重要的意义，目前我国很多卷烟厂的主力硬包包装机型是意大利GD公司GDX1/X2包装机，GDX1/X2型包装机是GD公司生产的高档、高速烟支包装设备，曾深受国内烟草行业的欢迎。但由于引进的时间长，其中部分设备已到了大修期，进入了故障多发期，如何迅速的排除故障及进行零配件的备件工作，直接关乎到了整个企业的生产效益。而GDX1/X2部分机器的控制电路基本由继电器、接触器、分立元件的逻辑线路的板卡等组成，方法相对比较落后，不能进行数据采集联网功能，开放性较差，潜在的故障率较高，同时很多专用的逻辑板卡国内不宜买到，维修不方便，而且近几年GD公司就已经不再提供老式电控系统配件。随着近年来烟草行业不断改革，烟草生产企业竞争日益激烈，使机组电气控制系统的缺陷日益凸显，难以适应当今的生产需求，提高机组系统的稳定性和加工精度已经势在必行。
GD包装机的控制系统的改造已经成为一种方向，近几年已经成为国内研究的一大热门。随着现代电子技术和计算机技术的快速发展，现如今自动化工业控制系统逐步形成了以网络集成自动化为基础的企业信息系统，它具有开放、数字化、容易进行数据交换的特点，而可编程控制器在工业控制领域已经得到了广泛的应用，它具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、和联网通信等功能，其控制的可靠性已经得到了控制领域的普遍认可，在工业领域的到广泛的应用，烟草行业中也得到有推广，有些机器的控制系统的'改造采用了可编程控制器，提高了系统的实时性和可靠性，但大多采用可编程控制器与传感器/执行器并联连接的方式，需要大量的电缆，使得系统的维护困难，机器的有效作业率得不到保证。
近年来随着现场总线技术的发展，促进了现场设备的数字化和网络化，它从根本上解决了传统的数字、模拟信号硬接线的连接方式，使系统的扩展更加灵活，通过现场总线技术可以连接远程扩展模块，智能仪表，人机界面和自动化控制站点等智能设备。使得各控制设备之间的连接更加的简捷方便。因此可编程控制器与现场总线的配合，将使机器生产效率得到有效的提高。
2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
设计任务包括包装机控制系统网络结构设计、程序设计、HMI人机界面开发及基于IFIX的上位机控制技术开发等。整个系统可方便、直观、实时地监控烟包加工过程，对故障可以及时提示故障部位信息，并且对不正常工作情况有记忆功能，具有较强的鲁棒性、实时性，有报警功能，提高包装机组的系统稳定性和加工精度，使机器的有效作业率得到有效的提高。
使用可编程控制器可以取代原本大量的元器件和硬件电路，使得电气的可靠性、稳定性有了很大的提高，对整机的工作过程的数据采集真实可靠，保证了新的控制系统的数据采集的准确性，加上现场总线结构的充分应用，使得整个控制系统的结构更加简洁，现场配线大为减少，布局更加美观实用，使得故障率大大减少，机器有效作业率得到大大改善，使得机器的检修维护更为简单方便，同时机器的现场调试快捷、省时。
因此，利用可编程控制器和现场总线网络通信技术实现机组的电气控制方案的改造，将最新的控制和网络通信技术应用到改造过程中，可以有效的提高包装机组的系统稳定性和加工精度，同时又满足现在企业信息网络的要求。
3.本课题需要重点研究的问题及解决的思路
需要重点研究的问题：如何改善旧的机器的缺点 1).故障率高，2).保养及维修困难， 3).开放性差 4).备件采购困难，从而提高系统稳定性和加工精度，进一步提高机器有效作业率，降低产品成本，提高企业竞争力。
解决的思路：将机器控制系统改造为主站和多个从站并行控制模式，采用西门子S7-400PLC作为系统的核心控制单元，用西门子S7-200PLC作为从站控制单元，利用PROFIBUS总线实现主机和各从站之间的连接，取代原控制器中的逻辑线路板卡及部分中间继电器，对于某些实时性要求高、相应速度快的传感器单元采用点对点的网路结构，而大多数响应信号采用基于现场总线的网路结构，采用混合的网路结构改造的控制系统网络，可以实现二者的优势互补;同时改用功能模块FM455S实现对机器上加热管的温度PID控制，实现加热管温度的精确控制保证烟包包装质量;使用西门子420变频器对机器前后部两台电机实行交流变频控制，并且对系统相关检测和控制元器件进行改造优化，从而减少设备的维修量，提高设备的运行性能，使机器高效的满足实际生产要求，而且技改后元配件在国内都可以采购。
4.完成本课题所必须的工作条件(如实验设备或实验环境条件、调研、计算机辅助设计条件等)
福建工程学院西门子工业网络实验室、GE FANUC实验室等。设备包含各种控制器(S7-400、S7-300、420变频器)及其总线、计算机，多种传感器等。
5.参考文献：(不少于15个参考文献，其中应有1个外文参考文献)
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6. 完成本课题的工作进度安排
第五周 准备阶段(查阅资料，提出整体设计方案)
第六周 熟练使用软硬件
第七 — 十一周 程序设计
第十二—十四周 总体设计完善及仿真试验
第十五—十六周 论文撰写
第十七周 答辩
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