全自动码垛机控制系统的设计与实现
发布时间：2021-07-16 10:45
随着我国国防工业、航天技术、高铁、大型舰船等战略性工程的发展,以及天然气工程、西气东输工程等关乎人民生活的各种基础设施的建设,国内对于各种类型钢管的需求量不断提升,对钢管生产设备的不断升级也提出了更高的要求。钢管码垛机在国内外市场已经经过了几十年的发展,国内许多钢管设备供应商已经有一定的码垛机制造能力,但由于码垛机本身的技术比较复杂,国内的码垛设备自动化程度较低,且码垛的位置精度不足,所以国内许多钢管生产商的码垛机设备依然依赖于国外进口。针对上述现象,国内钢管生产行业急需一个新型码垛技术来完善码垛设备,以解决目前国内相关设备的缺陷。本文的研究方案从实际出发,研究出一种改善现有码垛机自动化控制方式,提高现有设备的生产效率和码垛精度,并保证现场工人操作安全的控制系统。本文首先从码垛机的运动机理入手,分析出各个行程之间的运动关系,制定了码垛机的整体控制方案,接着绘制出整体方案的现场控制电路,并结合S7-200PLC的EM253位控模块,在STEP7PLC编程软件中编制出码垛机运行的整体程序,最后对举升机构进行了振动分析,通过建立的刚柔混合模型,对其模态信号和振动响应进行了具体的分析比较,为进...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１自动码垛机简图??
?２Ｍ?ＲＰＳ?３Ｈ?ＺＰ?ＸＨ?－ＬＭＵ?｜??〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??图３－１?ＥＭ２５３运动模块简图??ＥＭ２５３用于Ｓ７－２００ＰＬＣ的定位控制系统中，通过Ｓ７－２００ＰＬＣ的扩展接口相连，??来完成与Ｓ７－２００ＰＬＣ?ＣＰＵ之间的通讯，进而产生高频率脉冲来实现对电机的位置??控制。在ＳＴＥＰ７中可以根据ＥＭ２５３的配置向导操作对该定位模块进行配置。ＥＭ２５３??定位模块可以提供１２ＫＨＺ－２００ＫＨＺ的脉冲频率，当测量控制系统的运动时，其单??位既可以采用脉冲数，也可以采用英尺、厘米等工程单位。对于机构运动的增减??速描述，ＥＭ２５３模块可以使用Ｓ曲线和直线两种描述方式，并且最多使用４种不??同的速度实现来完成对每段运动的轨迹包络。ＥＭ２５３功能强大，提供了绝对方式、??相对方式和手动方式等多种工作模式。最多可以控制２５个位置点。如图３－２所??示为ＥＭ２５３的基本工作原理图［１３］：??Ｊ￣接口转化?．??ｒ＊１控制电路ｔ??－ｐｉ?＾??｜?ｙ?ｇ?脉冲－??＾Ｘ??位状｜监？７?２００?．调用Ｅｌｉ２５ｊ?ｐＩ－１蠢—－伺服控制器?（＾服电，）??ｍ＼?｜＿Ｊ????图３－２?ＥＭ２５３工作原理??１４??
的ＥＭ２５３运动模块配置向导对该模块进行配置。首先启用ＳＴＥＰ７应用程序，并打??开Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ工具栏，首先进行Ｓ７－２００位置控制模式的选择，??这里选择第二项，即配置ＥＭ２５３定位模块，如图３－３所示。??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ?＾?１??Ｔｈｉｓ?ｗｉｚａｒｄ?ｗｉｌｌ?ｈｅｌｐ?ｙｏｕ?ｕｓｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ａ?ｐ＆ｒｔ?ｏｆ?ｙｏｕｒ?＆ｐｐｌｉｃ＆ｔｉｏｉｌ??ＨＴｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｈａｓ?ｔｗｏ?ｂｕｉｌｔ－ｉｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｏｕｔｐｕｔ?／?Ｐｕｌｓｅ?Ｗｉｄｔｈ?Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ??（ＪＴＯ／ＦＷＭ）?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．?Ｔｈｅｓｅ?ｃａｎ?ｂｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ?ｔｏ?ｏｕｔｐｕｔ?ｐｕｌｓｅｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｈｅ??ＳＴ－２００Ｊ?ｓ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｕｔｐｕｔｓ．?Ｔｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｃａｎ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ａ?ｍａｘｉｍｖｕｎ?ｐｕｌｓｅ?ｒａｔｅ?ｕｐ?ｔｏ??Ｐ?Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ?ｔｈｅ?ｏｎ?ｂｏ＆ｒｄ?ＰＴＯ／ＰＷＭ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｓ７＿２００?ＰＬＣ??Ｆｏｒ?ｍｏｒｅ?ａｄｖａｎｃｅｄ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS/Vibration的立式辊磨机粉磨装置的振动分析[J]. 张玉宝,毛海东. 煤矿机械. 2017(04)
[2]钢管码垛机移料机构设计及仿真分析[J]. 宋新环,张玉华,任星,余智庭. 重型机械. 2016(03)
[3]基于ADAMS/Vibration的钢管自动输送机构的振动分析[J]. 郑帅,柴晓艳,刘锡军,元磊. 重型机械. 2016(01)
[4]基于ADAMS的旋转电弧传感器的振动分析[J]. 刘继忠,祝顺风,叶艳辉. 电焊机. 2015(07)
[5]基于PLC定位模块EM253的伺服控制系统[J]. 强明辉,何晓. 电气自动化. 2014(03)
[6]Parallel computing study for the large-scale generalized eigenvalue problems in modal analysis[J]. FAN XuanHua,CHEN Pu,WU RuiAn,XIAO ShiFu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(03)
[7]EM253位控模块在步进电动机控制中的应用[J]. 徐鹿眉. 微特电机. 2013(09)
[8]基于ADAMS的排土机底盘振动分析与结构改进[J]. 肖艳军,于大海,张晓光,关玉明. 矿山机械. 2013(08)
[9]Improved Reliability Analysis Method Based on the Failure Assessment Diagram[J]. ZHOU Yu,ZHANG Zheng*,and ZHONG Qunpeng School of Material Science and Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(04)
[10]我国钢管工业的现状和今后发展的思考[J]. 殷国茂. 钢管. 2011(01)
硕士论文
[1]全自动钢管码垛机自动输送机构的研究[D]. 元磊.天津理工大学 2017
[2]新型钢管码垛机的研制[D]. 宋新环.天津理工大学 2016
[3]Φ335全自动钢管端面倒棱机自动输送机构的研究[D]. 郑帅.天津理工大学 2016
[4]全自动钢管倒棱机控制系统的研究与开发[D]. 田新利.天津理工大学 2012
[5]基于运动控制卡的高精度伺服系统研究[D]. 韩金恒.青岛大学 2009
[6]新型二冲程微型摆式内燃机的振动特性分析与仿真[D]. 武利霞.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3286859
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１自动码垛机简图??
?２Ｍ?ＲＰＳ?３Ｈ?ＺＰ?ＸＨ?－ＬＭＵ?｜??〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??图３－１?ＥＭ２５３运动模块简图??ＥＭ２５３用于Ｓ７－２００ＰＬＣ的定位控制系统中，通过Ｓ７－２００ＰＬＣ的扩展接口相连，??来完成与Ｓ７－２００ＰＬＣ?ＣＰＵ之间的通讯，进而产生高频率脉冲来实现对电机的位置??控制。在ＳＴＥＰ７中可以根据ＥＭ２５３的配置向导操作对该定位模块进行配置。ＥＭ２５３??定位模块可以提供１２ＫＨＺ－２００ＫＨＺ的脉冲频率，当测量控制系统的运动时，其单??位既可以采用脉冲数，也可以采用英尺、厘米等工程单位。对于机构运动的增减??速描述，ＥＭ２５３模块可以使用Ｓ曲线和直线两种描述方式，并且最多使用４种不??同的速度实现来完成对每段运动的轨迹包络。ＥＭ２５３功能强大，提供了绝对方式、??相对方式和手动方式等多种工作模式。最多可以控制２５个位置点。如图３－２所??示为ＥＭ２５３的基本工作原理图［１３］：??Ｊ￣接口转化?．??ｒ＊１控制电路ｔ??－ｐｉ?＾??｜?ｙ?ｇ?脉冲－??＾Ｘ??位状｜监？７?２００?．调用Ｅｌｉ２５ｊ?ｐＩ－１蠢—－伺服控制器?（＾服电，）??ｍ＼?｜＿Ｊ????图３－２?ＥＭ２５３工作原理??１４??
的ＥＭ２５３运动模块配置向导对该模块进行配置。首先启用ＳＴＥＰ７应用程序，并打??开Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ工具栏，首先进行Ｓ７－２００位置控制模式的选择，??这里选择第二项，即配置ＥＭ２５３定位模块，如图３－３所示。??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ?＾?１??Ｔｈｉｓ?ｗｉｚａｒｄ?ｗｉｌｌ?ｈｅｌｐ?ｙｏｕ?ｕｓｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ａ?ｐ＆ｒｔ?ｏｆ?ｙｏｕｒ?＆ｐｐｌｉｃ＆ｔｉｏｉｌ??ＨＴｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｈａｓ?ｔｗｏ?ｂｕｉｌｔ－ｉｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｏｕｔｐｕｔ?／?Ｐｕｌｓｅ?Ｗｉｄｔｈ?Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ??（ＪＴＯ／ＦＷＭ）?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．?Ｔｈｅｓｅ?ｃａｎ?ｂｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ?ｔｏ?ｏｕｔｐｕｔ?ｐｕｌｓｅｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｈｅ??ＳＴ－２００Ｊ?ｓ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｕｔｐｕｔｓ．?Ｔｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｃａｎ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ａ?ｍａｘｉｍｖｕｎ?ｐｕｌｓｅ?ｒａｔｅ?ｕｐ?ｔｏ??Ｐ?Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ?ｔｈｅ?ｏｎ?ｂｏ＆ｒｄ?ＰＴＯ／ＰＷＭ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｓ７＿２００?ＰＬＣ??Ｆｏｒ?ｍｏｒｅ?ａｄｖａｎｃｅｄ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADAMS/Vibration的立式辊磨机粉磨装置的振动分析[J]. 张玉宝,毛海东. 煤矿机械. 2017(04)
[2]钢管码垛机移料机构设计及仿真分析[J]. 宋新环,张玉华,任星,余智庭. 重型机械. 2016(03)
[3]基于ADAMS/Vibration的钢管自动输送机构的振动分析[J]. 郑帅,柴晓艳,刘锡军,元磊. 重型机械. 2016(01)
[4]基于ADAMS的旋转电弧传感器的振动分析[J]. 刘继忠,祝顺风,叶艳辉. 电焊机. 2015(07)
[5]基于PLC定位模块EM253的伺服控制系统[J]. 强明辉,何晓. 电气自动化. 2014(03)
[6]Parallel computing study for the large-scale generalized eigenvalue problems in modal analysis[J]. FAN XuanHua,CHEN Pu,WU RuiAn,XIAO ShiFu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(03)
[7]EM253位控模块在步进电动机控制中的应用[J]. 徐鹿眉. 微特电机. 2013(09)
[8]基于ADAMS的排土机底盘振动分析与结构改进[J]. 肖艳军,于大海,张晓光,关玉明. 矿山机械. 2013(08)
[9]Improved Reliability Analysis Method Based on the Failure Assessment Diagram[J]. ZHOU Yu,ZHANG Zheng*,and ZHONG Qunpeng School of Material Science and Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(04)
[10]我国钢管工业的现状和今后发展的思考[J]. 殷国茂. 钢管. 2011(01)
硕士论文
[1]全自动钢管码垛机自动输送机构的研究[D]. 元磊.天津理工大学 2017
[2]新型钢管码垛机的研制[D]. 宋新环.天津理工大学 2016
[3]Φ335全自动钢管端面倒棱机自动输送机构的研究[D]. 郑帅.天津理工大学 2016
[4]全自动钢管倒棱机控制系统的研究与开发[D]. 田新利.天津理工大学 2012
[5]基于运动控制卡的高精度伺服系统研究[D]. 韩金恒.青岛大学 2009
[6]新型二冲程微型摆式内燃机的振动特性分析与仿真[D]. 武利霞.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3286859
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