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基于可编程控制器的分切机控制系统的研究

作　者: 何军锋
导　师: 赵庆海；何培苏
学　校: 西安理工大学
专　业: 轻工技术与工程
关键词: 张力控制 PID 分切机可编程控制器张力传感器气胀滑差轴超声波传感器
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 353次
引　用: 3次
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内容摘要

本课题在陕西北人印刷机械有限责任公司生产的FSD400高速分切机的基础上,考虑到高档分切机外形简洁、操作方便、性能可靠、效率高等优势,并结合目前世界分切机的发展趋势,采用可编程控制器和人机界面为控制核心,实现对分切机的放卷、牵引、收卷电机的同步运动控制,及整机系统的逻辑操作和闭环张力PID控制。课题主要内容如下:(1)根据目前国内外分切机控制模式的现状及发展趋势,并结合国产分切机在生产制造过程中存在的问题,从基本结构、设计思路、收/放卷的张力检测及控制、自动化程度、人性化等方面进行改进。(2)对分切机的主要结构、张力产生及控制原理、影响张力控制的因素、各种收放卷模式的特点等进行分析,为新型控制系统的设计、研究提供依据。(3)鉴于卷径检测是分切机张力控制中的重要环节,对各种检测方法的原理和检测精度进行分析比较,选用超声波传感器进行收放、卷的卷径检测。(4)对摆辊和张力传感器的结构、张力检测原理及特点进行分析比较,选用张力传感器进行收、放卷的张力检测。(5)根据课题要求、确定硬件构成、系统控制框图,并建立PID控制模型,用可编程控制器实现对分切机的闭环张力控制及收、放卷的同步运动控制。(6)利用MATLAB中的一维曲线绘图函数Plot(X,Y)绘出气胀滑差轴的张力特性曲线、张力特性验证曲线、张力测量曲线。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 本课题的研究背景  10
  1.2 目前分切机的控制水平  10-11
  1.3 分切机的张力控制方法  11
  1.4 本课题的研究目的和意义  11-12
  1.5 本课题的主要任务和内容  12-14
2 基于可编程控制器的分切机控制系统的硬件结构及控制设计  14-22
  2.1 FSD400高速分切机的主要技术参数  14
  2.2 FSD400高速分切机走料路线及基本结构  14-15
  2.3 系统控制框图  15-16
  2.4 PLC硬件构成  16-17
  2.5 系统基本硬件构成  17-18
  2.6 PLC电气连接图  18-20
  2.7 本章小结  20-22
3 张力检测方式选择与张力控制  22-36
  3.1 张力产生机理  22-23
    3.1.1 导致张力变化的原因  22-23
  3.2 张力检测  23-27
    3.2.1 常用的几种张力检测方式  23-25
      3.2.1.1 摆辊检测张力  24
      3.2.1.2 摆辊检测张力原理  24-25
      3.2.1.3 摆辊检测张力的优缺点  25
    3.2.2 张力传感器检测张力  25-27
      3.2.2.1 张力传感器的结构及工作原理  25-27
      3.2.2.2 张力传感器检测张力的优缺点  27
  3.3 分切机放卷张力控制  27-30
    3.3.1 被动放卷  27-30
      3.3.1.1 被动放卷控制的特点  28-29
      3.3.1.2 常用被动放卷控制框图  29-30
    3.3.2 主动放卷  30
      3.3.2.1 主动放卷控制的特点  30
  3.4 牵引控制  30-31
    3.4.1 牵引控制原理  30
    3.4.2 常用牵引控制框图  30-31
  3.5 分切机收卷张力控制  31-33
    3.5.1 分切机收卷张力控制方式分类  31-32
      3.5.1.1 常用收卷张力控制框图  31-32
    3.5.2 收料锥度张力控制  32-33
      3.5.2.1 常用的简单三段锥度张力控制  32-33
      3.5.2.2 理想曲线的锥度张力控制  33
  3.6 本章小结  33-36
4 卷径检测方式选择  36-46
  4.1 几种常用的卷径检测方法  36-43
    4.1.1 超声波测量卷径  36-39
      4.1.1.1 超声波测距原理  36-37
      4.1.1.2 超声波测卷径方法  37-38
      4.1.1.3 检测数据、对应曲线及程序清单  38-39
    4.1.2 速度厚度设定方式  39-40
    4.1.3 累计厚度检测方式  40-41
    4.1.4 比率计算式  41
    4.1.5 用张力偏差通过递推法来计算料卷直径  41-43
    4.1.6 电位差计测料卷直径  43
  4.2 卷径测量误差对张力控制的影响  43
  4.3 提高卷径测量精度的几种方法  43
  4.4 本章小结  43-46
5 基于可编程控制器的新型分切机控制系统  46-60
  5.1 系统简介  46
  5.2 系统的控制  46
  5.3 收/放卷、牵引同步系数及变频器最高输出频率计算  46-48
  5.4 收/放卷、牵引总控制量计算  48-49
  5.5 收/放卷的张力PID控制  49-54
    5.5.1 一般PID与积分分离法PID的分析比较  51-52
    5.5.2 积分分离法PID的程序框图  52-54
    5.5.3 PID控制程序  54
    5.5.4 PID参数的整定  54
  5.6 FSD400高速分切机的张力控制  54
  5.7 MATLAB拟合出收卷上、下气胀滑差轴的张力特性曲线  54-59
    5.7.1 气胀滑差轴张力测量装置  55-56
    5.7.2 气胀滑差轴张力特性测量  56-59
  5.8 该系统中的一些新见解  59
  5.9 本章小结  59-60
6 结论及展望  60-62
  6.1 课题的结论及分析  60
  6.2 存在的不足及展望  60-62
致谢  62-64
参考文献  64-67
附录一  67-73
附录二  73

基于可编程控制器的分切机控制系统的研究

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