基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统研制

发布时间：2017-07-08 10:12

  本文关键词：基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统研制

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【摘要】：我国金属线材市场需求巨大,拉丝机作为在钢铁线材、电线电缆和金属建筑线材等行业普遍应用的一种线材加工设备,在金属线材加工领域具有不可动摇的地位。随着拉丝机发展,直进式拉丝机在运行速度、产品质量及操作方式上显露出的强劲优势使其迅速发展为多道次拉丝设备的主流设备,然而直进式拉丝机的多电机联动控制和主传动的交流化,仍然是亟待解决的关键问题,实现高速度、高精度和高稳定性的直进式拉丝机主传动控制具有重要的理论和应用意义。为了实现高速度、高精度和高稳定性的直进式拉丝机主传动控制,本文从理论上对直进式拉丝机的工作原理和交流伺服矢量控制方法进行研究,探讨绝对值编码器的工作原理,提出基于绝对值编码器的交流伺服控制方法,研制基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统,并进行实验。针对上述存在的问题,本文所做的具体工作如下:首先总结直进式拉丝机主传动控制和用于直进式拉丝机交流伺服控制的绝对值编码器的国内外研究现状。其次在研究拉丝机工作原理的基础上,提出基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统控制方案,构建直进式拉丝机系统结构。再次在研究并分析绝对值编码器的工作原理及其通讯协议基础上,针对构建的交流伺服矢量控制方案,设计基于绝对值编码器接口的编码器转接板,探讨绝对值编码器在主传动交流伺服控制上的应用。最后,讨论并阐述基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统的系统构成,给出了核心硬件模块的型号,规范了驱动设备的安装原则,设计了PLC组件和交流伺服矢量控制软件,并对直进式拉丝机系统的交流伺服控制进行了实验研究。研究结果表明,所设计的基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统的控制稳定度高于98.20%,速度控制精度高达99.00%;当直进式拉丝机系统圆形普铝线进线直径在(?)9.5mm~(?)12mm范围时,设计的直进式拉丝机系统的出线直径在规定(?)1.8mm~(?)5mm范围内,达到合作企业的性能指标要求;研制的直进式拉丝机系统现已投入到合作公司应用现场,系统运行具有高稳定性和高可靠性。
【关键词】：直进式拉丝机 绝对值编码器 矢量控制 PLC
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG355;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题来源、背景及意义10
• 1.2 基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统国内外发展现状10-13
• 1.2.1 拉丝机的发展现状11-12
• 1.2.2 绝对值编码器在直进式拉丝机控制中的发展现状12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 第2章 基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统的工作原理及组成15-21
• 2.1 系统工作原理15-16
• 2.2 系统控制方案16-17
• 2.3 系统组成17-20
• 2.3.1 直进式拉丝机17-19
• 2.3.2 系统控制器19-20
• 2.3.3 系统传感装置20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 绝对值编码器通讯协议解析及转接板硬件电路设计21-33
• 3.1 ECN1313绝对值编码器介绍21-22
• 3.2 ECN1313绝对值编码器工作原理22-23
• 3.3 ECN1313绝对值编码器通讯协议23-26
• 3.3.1 EnDat协议数据传输类型及指令集24-25
• 3.3.2 EnDat协议数据包25-26
• 3.4 绝对值编码器转接板硬件电路设计26-31
• 3.4.1 编码器转接板方案26
• 3.4.2 编码器转接板电路原理图26-31
• 3.4.3 编码器转接板测试结果31
• 3.5 本章小结31-33
• 第4章 交流伺服控制研究33-43
• 4.1 交流伺服控制方案33-38
• 4.1.1 控制方法概述33-34
• 4.1.2 控制方案比较论证34-35
• 4.1.3 控制策略分析35-38
• 4.2 矢量控制原理及坐标变化理论38-41
• 4.2.1 矢量控制原理38
• 4.2.2 坐标变换38-41
• 4.3 交流伺服控制软件设计41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 基于绝对值编码器与交流伺服控制的直进式拉丝机系统构建与实验43-70
• 5.1 系统构建43-53
• 5.1.1 PLC模块43-44
• 5.1.2 变频器模块44-52
• 5.1.3 显示设备52-53
• 5.2 系统驱动设备安装原则53-55
• 5.3 系统软件设计55-62
• 5.3.1 PROFIBUS-DP端PLC软件组态55-58
• 5.3.2 矢量控制模块软件设计58-62
• 5.4 实验及结果分析62-68
• 5.4.1 实验测试设备及设备连接示意62-63
• 5.4.2 实验速度控制测试结果及分析63-68
• 5.4.3 现场调试结果及分析68
• 5.5 本章小结68-70
• 第6章 结论70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77

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本文编号：534100