伺服螺旋精压机控制系统研发及成形工艺库实现

发布时间：2017-04-25 02:24

  本文关键词：伺服螺旋精压机控制系统研发及成形工艺库实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着产品生命周期的缩短、用户需求的多样化及新材料新工艺的不断研发,对成形设备的工作模式、运动特性和工艺适应性要求越来越高,而传统成形装备工作模式单一、工艺适应性较差,不能满足现代制造业对材料成形过程控制的需求,研究开发数字化、信息化和智能化成型装备是其发展趋势。伺服螺旋精压机采用交流伺服电机来驱动压力机滑块,通过控制系统可以对滑块运行时的速度、加速度、位移和力等实现精确的数字控制,极大地改善了成形装备的工艺适应性和使用范围,为通过优化成形工艺的方法来提高材料的成形性能提供了更为便利的条件,其数字化智能控制也为成型设备融入智能制造系统提供了基础。本课题为促进成形装备的数字化、信息化和智能化的发展,针对伺服螺旋精压机控制系统,开展了以下研究和开发工作：首先,根据新型伺服螺旋精压机控制系统的功能需求和前期研究基础,采用“工控机+运动控制卡+多功能数据采集卡”的硬件控制方案并进行了硬件选型和硬件系统搭建,选用Visual Studio 2008 (C#)作为软件开发平台。该方案系统结构简单、实时性和可靠性高；可以充分利用工控机的特点,缩短开发周期、提高控制性能及系统的可靠性,同时也有利于系统的更新和升级。实践证明该平台具有较大的灵活性和较好的通用性,满足了伺服螺旋精压机的功能控制要求。第二,开展了伺服螺旋精压机控制系统的研究与开发,重点研究开发伺服螺旋精压机运动控制方式和成形工艺库实现。在运动控制系统方面,系统采用闭环的运动控制方式,实现滑块精确控制；采用S型曲线加减速,使滑块能够准确地沿工艺曲线轨迹运动,避免精压机启停及变速时所产生的冲击、越程、失步或震荡等。运动控制设计中通过为精压机建立机械坐标系,从而保证记录数据的互换性。设计了六种基本成形工艺恒速、压印、静音冲裁、双速拉深、薄板高速冲裁、两级压制的实现模式,方便用户普通使用；设计了两种通用的控制运动和控制力的自定义工艺模式,用户可以在此基础上开发新型的复杂的成型工艺,可使伺服螺旋精压的优越特性得到充分发挥,使其具备能够实现柔性加工的能力。在状态检测和故障监控诊断方面,建立基于故障树分析法和专家系统为精压机建立故障诊断系统,通过传感器和诊断系统可以采集记录各种状态和故障信号,并对故障能够及时诊断和处理,从而保障系统安全、稳定运行。第三,开发了伺服螺旋精压机控制软件。针对伺服螺旋精压机的工作特点、性能要求、控制模式和软件开发平台,遵循系统的完整性、可观察性、有效性、可移植性的开发原则,对系统的程序进行设计。设计了由权限管理、主控界面两部分构成的软件系统；针对控制系统的功能特点,采用模块化和面向对象的设计方法来进行控制系统软件的设计,把控制系统软件划分为逻辑控制部分、运动控制部分、实时监测部分和故障检测及数据处理四部分构成的控制系统软件,并对各功能模块进行了详细的设计。最后,对伺服螺旋精压机控制系统进行了集成,并进行调试和检测。测试结果表明控制系统满足伺服螺旋精压机的控制要求,控制系统具备良好的工艺适应性和柔性,系统工作稳定、可靠；控制系统能够实现成形工艺库中的工艺,能够实现柔性加工,同时以力为驱动条件的成形工艺的开发,拓展了伺服螺旋精压机在粉末压制工艺中的应用。表明伺服螺旋精压机的研究与开发,对推动成形装备的数字化、信息化、智能化及新工艺开发具有重大意义。
【关键词】：伺服螺旋精压机 控制系统 成形工艺库 故障诊断
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG305
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题来源、研究背景及意义14-15
• 1.2 伺服压力机的国内外发展现状15-17
• 1.3 压力机控制系统的发展现状17-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 伺服螺旋精压机控制系统方案设计20-31
• 2.1 伺服螺旋精压机的工作原理及装置20-23
• 2.2 控制系统的总体方案设计23-30
• 2.2.1 新型控制系统的功能要求23-25
• 2.2.2 硬件设计方案25-29
• 2.2.3 软件设计方案29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 伺服螺旋精压机控制功能的实现31-50
• 3.1 参数设置与接口电路31-34
• 3.1.1 参数设置31-33
• 3.1.2 伺服驱动器的接口电路33-34
• 3.2 伺服螺旋精压机的运动控制34-38
• 3.2.1 加减速控制34-36
• 3.2.2 运动控制系统的控制方式36
• 3.2.3 坐标系的建立36-37
• 3.2.4 急停设计37-38
• 3.3 成形工艺库设计38-45
• 3.3.1 基本成形工艺38-42
• 3.3.2 控制运动的自定义工艺42-44
• 3.3.3 控制力的自定义工艺44-45
• 3.4 信号采集及处理45
• 3.4.1 信号采集45
• 3.4.2 信号处理45
• 3.5 故障诊断45-49
• 3.5.1 故障树的建立46-48
• 3.5.2 知识库的建立48
• 3.5.3 推理机的实现48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 伺服螺旋精压机控制系统的软件设计50-62
• 4.1 运动控制系统的程序设计50-52
• 4.1.1 软件结构设计50-51
• 4.1.2 主程序工作流程51-52
• 4.2 软件设计方法52-54
• 4.2.1 用户权限管理模块53
• 4.2.2 系统主控模块53-54
• 4.3 软件的功能模块设计54-61
• 4.3.1 逻辑控制模块55-56
• 4.3.2 工作状态监控模块56-58
• 4.3.3 成形工艺库的界面设计58-60
• 4.3.4 故障诊断信息栏60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 伺服螺旋精压机控制系统测试和分析62-72
• 5.1 实验装置及条件62-63
• 5.1.1 实验装置62
• 5.1.2 实验条件62-63
• 5.2 系统测试63-71
• 5.2.1 测试内容63
• 5.2.2 系统整体逻辑功能的检测63-64
• 5.2.3 成形工艺库工艺测试64-68
• 5.2.4 模拟量和故障的检测与处理68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏敏;向华;庄新村;赵震;;基于伺服压力机的板料成形研究现状与发展趋势[J];锻压技术;2013年02期

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3 陈启卷;张军仿;张超;;基于故障树的抽水蓄能电站球阀故障诊断研究[J];水力发电;2010年05期

4 傅岩;张立伟;丁博;于晓玲;王孝华;;新型柔性锻压技术——伺服压力机[J];金属加工(热加工);2009年15期

5 段隽U

本文编号：325442