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基于CPAC的开放式卷簧机控制系统设计

发布时间:2018-07-14 10:50
【摘要】:弹簧是基础零部件,在工程机械、机械装备、能源、航空航天、轻纺、汽车等行业应用广泛。随着工业现代化发展,对弹簧的加工精度和空间形状的要求日益增高,但是国内弹簧加工设备生产能力有限,技术落后,大部分卷簧机数控系统依靠进口,进口设备不但价格昂贵而且不支持二次开发,因此自主研发开放式数控系统成为了当下急需解决的问题。由此,提出以固高计算机可编程运动控制器(Computer Programmable Automation Controller,CPAC)为控制核心搭建软硬件平台的解决方案,通过硬件选型和软件模块化开发,实现开放式卷簧机控制系统的设计。具体研究内容如下:根据弹簧的成形原理和工艺分析,结合数控卷簧机机械结构和工作原理,制定开放式、模块化的卷簧机系统总体方案。根据卷簧机的加工特点和控制要求,确定控制系统的硬件结构,采用固高自主研制的GUC系列的控制器作为卷簧机的控制核心,结合伺服电机和HMI人机界面,构建基于CANopen总线的系统的硬件控制平台。利用软件开发平台Otostudio,对卷簧机控制系统各功能进行“即插即用”的模块化设计,编写弹簧卷绕程序,定义标准通信接口,开发便于用户操作的人机界面,实现系统开放式设计,方便二次开发升级。对卷簧机加减速运动进行研究,建立加减速优化算法数学模型,并通过MATLAB进行仿真分析,并进行了卷簧机控制系统测试,测试结果基本上满足了设计要求。
[Abstract]:Spring is a basic component, widely used in construction machinery, machinery and equipment, energy, aerospace, textile, automotive and other industries. With the development of industrial modernization, the demand for the precision and space shape of spring is increasing. However, the production capacity of domestic spring processing equipment is limited and the technology is backward, most of the CNC system of spring winder depends on import. The imported equipment is not only expensive but also does not support secondary development. Therefore, the solution of setting up hardware and software platform with computer programmable Automation controller (CPAC) as the control core is put forward. Through hardware selection and software modularization development, the design of open spring winder control system is realized. The specific research contents are as follows: according to the forming principle and process analysis of spring, combined with the mechanical structure and working principle of NC spring winder, the general scheme of open and modular spring winder system is established. According to the processing characteristics and control requirements of spring coiling machine, the hardware structure of the control system is determined. The controller of GUC series, which is developed independently by GUC, is used as the control core of the spring winder, and the servo motor and HMI man-machine interface are combined. The hardware control platform of the system based on CANopen bus is constructed. By using the software development platform of Otostudio, the modularized design of "plug and play" module for the control system of the coiling spring machine is carried out, the spring winding program is written, the standard communication interface is defined, the man-machine interface is developed to facilitate the user operation, and the open design of the system is realized. Convenient secondary development and upgrade. The acceleration and deceleration motion of spring winder is studied, the mathematical model of acceleration and deceleration optimization algorithm is established, the simulation analysis is carried out by MATLAB, and the control system of spring winder is tested. The test results basically meet the design requirements.
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH135;TG659

【参考文献】

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本文编号:2121411

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