钢管自动码垛成型机控制系统的设计

发布时间：2017-09-06 08:53

  本文关键词：钢管自动码垛成型机控制系统的设计

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【摘要】：目前,国内大部分的钢管成型包装机仍然采用人工的方式,因此,不仅效率低下,而且不能保证钢管的质量,最终影响钢管的销量,已经不能满足国内外的市场需求。通过对钢管成型包装机的机械结构和成型工艺过程设计,完成了钢管自动码垛成型机的总体技术方案的设计,以及以PROFIBUS-DP现场总线技术为核心、西门子PLC为主站和ET200M作为从站的成型机控制系统的设计及实现。在确定了钢管自动码垛成型机的技术方案设计基础上,分析了成型机的工作流程,完成了其主要组成部件的机械结构设计,包括:钢管对齐机构装置、电磁吊运输层管机构装置、钢管自动垛码成型机构装置、成型辊道传送机构装置等。完成了控制系统的总体方案设计,包括:液压驱动系统、信号采集与检测系统、电气控制部分的模块、传感器与PLC输入输出的电气接口、配电系统以及电机变频器的电气设计等,并给出了电器设备的组成及其布局规划。运用了PROFIBUS-DP现场总线技术,将多台设备连接在一起,节省了大量电缆和接线时间。采用了电磁吊的无触点控制与钢管消磁技术,提高了电磁吊取料与放料的工作效率,保证了作业的安全性。通过采用增量式PID控制算法,使电磁吊的运动趋于平缓状态,液压驱动系统达到一定的精度要求。对直线导轨上滚珠丝杠进给系统的机电耦合动态性能进行了仿真,得到了伺服控制的动态性能,即位移响应曲线和频响曲线。完成了钢管自动码垛成型机控制系统上位机软件的设计与实现,在对系统软件功能模块划分的基础上,给出了PLC软件控制模块的流程设计,以及系统监控软件的设计。受到目标企业的委托,所设计的这种全新的钢管自动码垛成型机与国内的其他钢管成型机相比,它的稳定性、可靠性和自动化程度更高。解决了成型效率低、钢管在运输过程中的碰撞造成的质量损失和多个设备无法协调工作的问题。钢管自动码垛成型机的成功研制,可以保证钢管的质量和提升产品的市场竞争力,为企业带来可观的经济效益及一定的社会效益。
【关键词】：码垛成型机 钢管码垛 机械结构设计 PLC控制系统 现场总线 多台设备协调工作
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB486;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 钢管自动码垛成型机的发展现状10-13
• 1.3 钢管自动码垛成型机涉及的相关技术13-14
• 1.4 课题来源及论文的主要工作14-15
• 1.4.1 课题来源14
• 1.4.2 论文的主要工作14-15
• 1.5 实现的目标15-16
• 第二章 钢管自动码垛成型机的技术方案设计16-26
• 2.1 钢管自动码垛成型机的设计方案16-17
• 2.2 钢管自动码垛成型包装的特点分析17-19
• 2.3 钢管自动码垛成型机的工作流程19-21
• 2.4 钢管自动码垛成型机的机械组成21-26
• 2.4.1 对齐机构装置23-24
• 2.4.2 电磁吊运输层管机构装置24-25
• 2.4.3 钢管自动码垛成型机构装置25
• 2.4.4 成型辊道传送机构装置25-26
• 第三章 钢管自动码垛成型机控制系统的设计26-43
• 3.1 控制系统总体设计方案26-27
• 3.2 计算机控制系统的方案设计27-29
• 3.2.1 西门子S7 CPU314C-2DP28-29
• 3.2.2 可靠的工业PC29
• 3.3 驱动系统的设计方案29-35
• 3.3.1 驱动系统中的执行元件种类29-30
• 3.3.2 电气驱动系统的设计30-31
• 3.3.3 气缸驱动系统的设计31-34
• 3.3.3.1 行程程序回路的设计32-33
• 3.3.3.2 气动系统的分析33-34
• 3.3.4 液压驱动系统的设计34-35
• 3.4 信号采集与检测系统的方案设计35-36
• 3.5 电气控制的模块化设计36-38
• 3.6 电器设备的组成及其布置38-39
• 3.7 传感器与PLC输入输出的电气接口39-41
• 3.8 配电系统的设计方案41-42
• 3.9 变频器的电气实现方案42-43
• 第四章 控制系统中关键技术的研究与实现43-55
• 4.1 Profibus-DP现场总线在控制系统中的应用43-45
• 4.1.1 Profibus-DP现场总线43-44
• 4.1.2 Profibus-DP在控制系统中的设计方案44-45
• 4.1.3 Profibus-DP在控制系统中的优点45
• 4.2 电磁吊的无触点控制与钢管消磁技术45-47
• 4.3 电磁吊台架的液压驱动系统47-53
• 4.3.1 数字PID控制的原理及算法47-49
• 4.3.1.1 位置式PID控制算法48
• 4.3.1.2 增量式PID控制算法48-49
• 4.3.2 单缸 PID 控制器的设计49-51
• 4.3.2.1 控制算法的选择49
• 4.3.2.2 单缸 PID 位置控制的实现49-51
• 4.3.3 液压驱动系统的功能及过程控制的时间51-52
• 4.3.4 液压驱动的理论分析52-53
• 4.4 直线导轨上滚珠丝杠进给系统机电耦合动态性能的仿真53-55
• 第五章 控制系统中PLC的模块和流程设计55-58
• 5.1 钢管自动码垛成型机PLC的模块设计55-56
• 5.2 PLC软件控制模块的流程设计56-58
• 第六章 上位机软件的设计与实现58-62
• 6.1 软件开发中使用的工具58
• 6.1.1 Simatic Step758
• 6.1.2 Borland Delphi58
• 6.2 软件设计的要求及功能分析58-59
• 6.2.1 软件设计的要求58-59
• 6.2.2 系统软件的功能划分59
• 6.3 系统监控软件的设计59-62
• 6.3.1 钢管成型机监控系统的设计要求59-60
• 6.3.2 系统的数据库设计分析60
• 6.3.3 监控系统软件的主界面设计60-62
• 第七章 结论与展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67

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本文编号：802146