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PLC及伺服系统在冷切切割设备中的应用

作　者: 王瑜
导　师: 陈白宁
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 切割设备 PLC 伺服系统调速定尺切割
分类号: TG48
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 79次
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内容摘要

本文以钢管切割生产线中的自动定长切割设备为研究对象，提出了锯片在高速旋转的过程中变速进给切削的新理念，研究开发了可以变速、定长切割，具有设备可靠性高、结构简单、易于调试等特点的冷切割设备控制系统。系统采用三个交流伺服电动机，一个控制锯车的速度和位移，一个控制锯片的进给，另一个控制锯片的高速旋转，使锯片在整个进给过程中，不但能够进行定长切割，还能够根据切削面积和材质的不同而实现变速运动。克服了传统加工方式中存在的高能耗、锯片抖动剧烈、工作效率低、锯片使用寿命短、钢管端面质量差等问题，并据此设计了控制系统的总体方案，即采用PLC作为核心控制器，触摸屏作为人机交互媒介，同时上位机利用组态软件实现系统状态的监控。系统选用S7-200的PLC，安川∑Ⅱ系列交流伺服驱动系统、威纶通公司的MT506触摸屏和力控组态软件作为核心组件。针对该套设备的特点，文中介绍了伺服控制的原理、控制模式以及应用方法，详细分析了锯片在高速旋转中变速切削的机理和数学建模过程、配方数组的建立、PLC控制伺服驱动器实现相应速度曲线的方法、系统中的监控画面和组态画面的建立等问题。整个系统可以通过PLC根据配方数组的数据，控制锯车伺服电机和锯片伺服电机的速度和位移，并通过旋转编码器向伺服驱动器和PLC发出反馈脉冲信号，同时由组态软件监控系统的工作状态，从而形成闭环控制系统。该系统自动化程度高，可靠性高，钢管的切削质量高，锯片的使用寿命长。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-12
第1章绪论  12-17
  1.1 课题的背景  12-14
    1.1.1 冷切切割设备  12-13
    1.1.2 可编程控制器  13
    1.1.3 伺服控制系统  13-14
  1.2 本课题的选题意义  14-15
  1.3 国内外研究现状及存在的问题  15-16
  1.4 本文的主要工作  16-17
第2章总体设计方案  17-21
  2.1 概述  17-18
    2.1.1 控制系统的基本要求  17-18
    2.1.2 控制系统设计的基本原则  18
  2.2 冷切切割设备的控制原理  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章冷切切割设备的伺服控制  21-34
  3.1 伺服控制系统  21-23
    3.1.1 伺服系统概述  21-22
    3.1.2 闭环控制系统  22-23
  3.2 伺服系统的选择  23-28
    3.2.1 伺服电机参数的确定  24-27
    3.2.2 减速机参数的确定  27-28
  3.3 伺服系统的驱动方式  28-33
    3.3.1 位置模式  28-31
    3.3.2 速度模式  31-32
    3.3.3 扭矩模式  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章冷切切割设备的运动模型  34-41
  4.1 锯片运动分析与数学建模  34-38
    4.1.1 速度曲线离散化  37-38
  4.2 锯车的运动分析与数学建模  38-40
  4.3 本章小结  40-41
第5章人机界面的设计  41-50
  5.1 人机界面  41
  5.2 人机界面的应用  41-42
  5.3 冷切切割设备的人机界面  42-49
    5.3.1 基本窗口的设计  42-44
    5.3.2 配方数据  44-49
  5.4 本章小结  49-50
第6章系统程序设计  50-72
  6.1 可编程控制器  50-51
  6.2 整体程序设计  51-58
    6.2.1 快速进给程序的设计  53-56
    6.2.3 工进阶段程序设计  56-58
    6.2.4 端子接线图  58
  6.3 转速检测程序设计  58-65
    6.3.1 测速法  59-61
    6.3.2 PLC 测速程序设计  61-65
  6.4 锯车程序设计  65-68
    6.4.1 程序中参数的计算  67-68
  6.5 组态模拟  68-71
    6.5.1 组态画面的设计  69-71
  6.6 本章小结  71-72
总结  72-73
参考文献  73-76
硕士学位期间所取得的研究成果  76-77
致谢  77-78

PLC及伺服系统在冷切切割设备中的应用

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