一、选题的目的及意义
芯棒是用于在压制方向在压坯或烧结体内成形轮廓面的模具的部件。芯棒的进料和加工大多是采用人工手动的方式进行，这在某种程度上加重了工人的劳动强度，在磨削时也存在着一定的危险问题。熟悉芯棒由料箱自动供料、皮带输送、精确落料等每一环节运行的过程，结合实际操作的可行性，合理的设计可调式芯棒输送机监控系统的方案，实现芯棒的输送达到自动化，节省大量劳动力。同时学习并掌握组态软件MCGS和PLC，运用所学知识完成一个测试系统。芯棒被快速、稳定地输送至自动磨削设备内，一方面避免了人工磨削时的危险事件的发生，另一方面能够大幅度提高输送效率和降低成本，使得工作简单，更容易操作。
图1 牛角芯棒 图2 主轴芯棒
科学技术的飞速发展，带来了产品功能的要求日益增多，复杂性增加，寿命期的缩短，更新换代速度加快等一系列要求。为了不在这个快速发展的时代被淘汰，我们只好自主创新，达到引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新；引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这样下去，才能在潮流中得以更好的发展，得到更大的进步。
二、课题的研究现状
随着工业化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现实生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。例如华九美电气维修有限公司研发的自动化酥皮机，是基于PLC和MCGS结合的技术原理研发的。它能用于制作酥皮、蛋挞、千层酥等各种酥类食品，能将酥皮辗压成不同的形状(如三角形、圆形、梯形、平行四边形)、不同厚度(十多毫米、几毫米、甚至更高的精度)，也可用于碾压面团，能将面团轧成多层次的薄片，使面皮酥软均匀，色、香、味、形佳。全自动酥皮机以西门子PLC为控制中心，采用MCGS触摸屏做为人机界面，进行参数的设定和显示，并且，整个产品的生产过程采用动画形式在触摸屏上显示，监控设备运行。系统自动化程度高，性能可靠，效率高；再如上海汉尔得自动化科技有限公司研发的框架式机械手，也是利用PLC和MCGS相结合的技术研发的。它能够负载2000kg的货物，运行速度水平方向是2m/s，垂直方向是0.5m/s，工作范围广，运行精度达到-0.5~ 0.5mm。
本课题所设计的基于工控组态软件MCGS和三菱Fx2N系列PLC的可调式芯棒输送机监控系统，具有良好的人机交互操作界面，能够实现对锤柄芯棒进行自动、快速地输送，并且大幅度提高输送效率和后续磨削速度以及生产过程中各电气设备运行状态的实时检测。可编程控制器(PLC)是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。近年来，PLC的应用越来越广泛， 它具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便的优点，对使用环境的适应性强，系统的设计、安装、调试工作量也较少。MCGS是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，它的全称是工业自动化控制组态软件，它集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，充分利用“面向对象”的技术，并支持国内外众多数据采集与输出设备，被广泛应用于多种工业和民用的工程领域。MCGS的特点是操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性，便于方案设计。普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握、快速完成多数简单工程项目的监控程序设计和运行操作，实现数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出、曲线显示等各个环节，软件还提供有丰富的功能组件和常用图形库可供选择，用户只需根据工程作业的需要和特点，进行方案设计和组态配置，即可生成用户软件系统。与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块、无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
过去，工业控制主要依靠计算机或者PLC。然而工控机系统的软件功能都靠软件人员编程实现，工作量大，软件通用性差，且易产生错误，而PLC受到内部硬件电路的限制，在运算速度、数据处理能力等方面，要逊色很多。因此，用于工业控制的组态软件MCGS应运而生。MCGS广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。组态软件MCGS和PLC的结合，为PLC完成现场的监控和上位机进行直观显示带来了良好的效果。本课题采用将PLC和MCGS组态软件技术相结合的方法在实际生产中得到大量的应用，如在自动混料系统的应用，工作人员只需设定特定的参考数值，就能得到需要的混合物品，节约人力，节约时间；在电梯远程监控系统的设计应用，工程人员不用去现场就能够及时的从电脑屏幕上了解到系统目前状况，及时了解和处理故障，达到及时救援的目的。在国外，PLC和MCGS也得到很广泛的应用。例如，自动售货机中的应用，不需要售货员在柜台售卖商品，顾客自己投币就能买到，很是方便。
三、课题研究内容介绍
