一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计

发布时间：2017-05-27 19:17

  本文关键词：一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了提高轮胎成型工艺中冠带缠绕张力的控制精度以及改善胎坯成型质量,本文以半钢乘用(轻卡)子午线轮胎二次法二段LCE1418-02JY成型机为例,设计了一套以冠带张力控制器为核心部件,以可外部存储数据的触摸屏MT4424TE和三菱伺服电机为辅件的轮胎冠带张力控制系统,本文是以高性能的DSC MC56F8037作为主控芯片,采用双输入单输出的闭环反馈控制方式。同时,针对现场大功率电气设备的运行环境,设计了可抗强电磁干扰的张力信号调理硬件电路,保证张力信号的有效控制;主芯片通过光耦隔离驱动伺服电机,进一步提高了信号的传输可靠性。根据轮胎冠带张力模型分析和系统功能设计要求,本文软件设计中选取了带死区的积分限幅PID控制算法,并以速度扰动时的系统响应情况为例,进行了Matlab仿真验证;使用UML工具对系统软件进行详细的模块化设计及动态建模分析,主要包括:系统状态图、控制顺序图及活动图等。经过现场测试,系统冠带张力控制可正常运行,冠带缠绕时张力波动范围在±2N之内,缠绕速度达到400 m/min,触摸屏与张力控制器可靠通讯,张力设定值为3N~15N,控制精准,基本无脱出和打结现象;可实现缠绕过程中的手自动无扰切换,降低了冠带废料,提高了轮胎成型机的工作效率,且在一定程度上提高了轮胎质量。本设计系统可靠、经过一年期限的样机运行,其控制效果满足厂家需求,完成了对国产二次法成型机二段冠带缠绕控制系统的自动化改造,为智能一体化控制设计打下了坚实的基础。
【关键词】：二次法成型机 数字信号控制器 光耦隔离 UML 建模
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的背景与研究意义9-12
• 1.1.1 子午胎特点及其成型工艺9-11
• 1.1.2 轮胎成型工艺中冠带缠绕张力控制的意义11-12
• 1.2 子午胎成型机发展现状12-13
• 1.2.1 国内外发展现状12-13
• 1.2.2 成型机控制的智能化发展13
• 1.3 张力控制系统的研究现状13-15
• 1.3.1 张力控制系统的应用及研究现状13-14
• 1.3.2 轮胎冠带张力控制系统发展现状14-15
• 1.4 本课题的研究内容和结构15-16
• 1.4.1 课题的主要研究内容15
• 1.4.2 文章结构15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 轮胎冠带张力控制系统总体方案设计17-28
• 2.1 轮胎冠带缠绕结构介绍17-18
• 2.2 冠带张力控制系统工作原理18-19
• 2.2.1 冠带张力控制系统设计要求18
• 2.2.2 冠带张力控制系统UML建模18-19
• 2.3 系统方案设计19-27
• 2.3.1 系统控制方式的设计20-21
• 2.3.2 张力控制器设计框图21-23
• 2.3.3 冠带线速度测量方案的分析23-24
• 2.3.4 控制电机的选型24-25
• 2.3.5 张力传感器的选型25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 冠带张力控制系统的硬件设计28-44
• 3.1 数字信号控制器设计28-30
• 3.1.1 控制器主控芯片简述28-29
• 3.1.2 MC56F8037在冠带张力控制系统中的应用29-30
• 3.2 系统电源电路设计30-32
• 3.3 张力信号调理电路设计32-37
• 3.4 伺服驱动电路设计37-39
• 3.5 其他电路设计39-42
• 3.5.1 触摸屏通讯电路设计39-40
• 3.5.2 JTAGE接口电路设计40-41
• 3.5.3 I/O接口电路设计41-42
• 3.6 冠带张力控制器电气安装图42-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第四章 冠带张力控制系统的软件设计44-65
• 4.1 冠带张力控制算法分析44-51
• 4.1.1 冠带张力静态模型44-46
• 4.1.2 冠带张力动态模型46-48
• 4.1.3 张力控制策略工程设计48-51
• 4.2 张力控制系统结构设计51-55
• 4.2.1 系统功能分层说明52
• 4.2.2 系统控制软件模块设计52-54
• 4.2.3 张力控制系统数据结构54-55
• 4.3 张力控制系统动态建模55-59
• 4.3.1 控制系统状态图55-56
• 4.3.2 张力控制顺序图56-57
• 4.3.3 冠带控制活动图57-59
• 4.4 触摸屏通讯程序设计59-64
• 4.4.1 基于Modbus协议的串口通讯设计59-62
• 4.4.2 步科触摸屏MT4424TE程序设计62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 冠带张力控制系统调试65-71
• 5.1 张力控制器离线测试65-66
• 5.1.1 硬件测试65-66
• 5.1.2 软件测试66
• 5.2 现场调试运行结果66-70
• 5.2.1 现场调试流程66-67
• 5.2.2 系统可实现功能67-68
• 5.2.3 张力控制效果图68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 1. 本文主要研究成果71
• 2. 对本课题进一步研究工作的意见和建议71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间发表的学术论文目录77-78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 路华,任胜乐,王永章;一种新型的张力控制系统的研究[J];宇航材料工艺;2004年04期

2 闵建军;王时龙;周杰;;新型多股簧钢丝动态张力控制系统研究[J];液压与气动;2007年09期

3 王凯;马春敏;康存锋;黄旭东;杨建武;费仁元;;无轴印刷张力控制系统的研究[J];机械设计与制造;2010年04期

4 任剑;靳建鼎;;薄膜卷制过程中张力控制系统的应用[J];电子工艺技术;2010年03期

5 徐江;刘峰;李宏伟;高朝波;;张力控制系统与卷径计算[J];重型机械;2011年04期

6 欧长劲;洪尉尉;彭宽栋;;细丝拉丝机张力控制系统设计与仿真[J];机电工程;2012年10期

7 李欣;张治冈;霍姣姣;;印刷机张力控制系统设计[J];电子设计工程;2013年12期

8 于前洋;李朝阳;刘伯翔;胡存举;;胶片速度与张力控制系统[J];光学机械;1988年05期

9 黄中原;对一种引进的张力控制系统的剖析[J];桂林电子工业学院学报;1994年02期

10 张鹏;杨瑞峰;张学良;谢黎明;郭晨霞;;速度差间接张力控制系统的建模与研究[J];中北大学学报(自然科学版);2013年06期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 安连祥;刘新艳;刘永刚;宴俊秋;;基于自适应的机架间张力控制系统研究与仿真[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（下）[C];2009年

2 陈瑜;;武钢冷轧电镀锡机组剪切线张力控制系统[A];中国计量协会冶金分会2014年会暨能源计量与绿色冶金论坛论文集[C];2014年

3 史伟民;杨薇;;基于PLC的多轴传动张力控制系统设计[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年

4 史伟民;杨薇;;基于PLC的多轴传动张力控制系统设计[A];十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C];2009年

5 慈春令;荣炳林;;最优控制在冷连轧机张力控制系统中的应用[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年

6 李士交;任莉;;无活套小张力控制系统在唐钢1810生产线的应用[A];全国冶金自动化信息网2013年会论文集[C];2013年

7 宋秀月;方洁;宋明;;高线厂的无张力控制系统[A];2006年河北省轧钢技术与学术年会论文集（上册）[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 曹希海;凹印机张力控制系统及其故障排除[N];中国包装报;2001年

2 许鹏 周海丰 范颖晖;张力控制系统在检品机的应用[N];中国包装报;2010年

3 会勇;BTSR公司推广张力控制系统[N];中国纺织报;2009年

4 施耐德电气(中国)有限公司 杨勇;施耐德ATV-IMC在浆纱机张力控制系统上的应用[N];中国纺织报;2013年

5 李春海;高档独立驱动凹版印刷机的构造及安装调试[N];中国包装报;2009年

6 安连祥 刘新艳 刘永刚 宴俊秋;基于自适应张力控制系统研究与仿真[N];世界金属导报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 任胜乐;纤维缠绕运动中精密张力控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 钟天宇;大惯性负载双向电液比例张力控制系统研究[D];浙江大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郏雪井;光纤缠绕变张力控制系统研究[D];西安工业大学;2014年

2 洪尉尉;超细钢丝拉丝卷绕张力控制研究[D];浙江工业大学;2012年

3 钱星海;Allma CC3轮胎帘子线直捻机张力控制系统设计[D];苏州大学;2015年

4 曹焕强;低松弛预应力钢绞线张力控制系统的研究[D];河北工业大学;2015年

5 王战东;热轧带钢卷取张力控制系统研究[D];东北大学;2014年

6 董晓斐;一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计[D];青岛科技大学;2016年

7 赵寿华;钢带缠绕张力控制系统的研究[D];济南大学;2010年

8 李明华;纤维缠绕张力控制系统研究[D];南京航空航天大学;2008年

9 朱良慧;机外卷布装置张力控制系统的研究[D];苏州大学;2009年

10 张延磊;柔性基板张力控制系统的设计与实现[D];华中科技大学;2008年

  本文关键词：一类轮胎冠带缠绕张力控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：400945