铜阀门热锻自动控制系统关键技术研究

发布时间：2017-06-24 04:09

  本文关键词：铜阀门热锻自动控制系统关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：阀门是一种典型的流体控制设备,在石化、电力系统、工业、宇航以及各种领域内起着不可或缺的作用。随着行业的发展,现有的铜阀制造技术装备已不能满足企业发展要求,劳动密集型铜阀制造企业寻求产业转型。铜阀生产工艺中关键环节——热锻环节是企业转型的突破点。实现铜阀热锻自动化已成为行业内的研究热点。虽然其他行业中有成功的热锻自动化案例,但并不适用于铜阀门行业,因此本文针对铜阀门企业生产特点,开发出一套铜阀门热锻自动生产系统。首先分析热锻自动化系统的共同特点,结合铜阀门生产工艺要求和热锻自动化系统的关键技术,对铜阀门热锻自动控制系统进行了总体方案设计,提出了热锻系统中四个关键问题的解决方案,并在此基础上对方案进行了细致的分析与设计以实现铜阀门自动热锻过程中的上料自动化、感应加热温度控制、机械手操作和冲床联动。采用专用节拍式上料机代替人工上料实现上料自动化。铜棒加热方式采用感应加热,为了提高毛坯质量对感应加热的温度进行控制。本文对铜棒料感应加热过程进行了详细的电磁学和热力学分析,成功建立了被控对象的数学模型并对温度控制系统进行仿真。采用专门设计的五自由度热锻机械手代替人手并将冲床纳入到控制系统中。给出了以PLC作为控制器的自动控制系统并对其进行了电气设计,包括器件选型、布局和线路设计。给出了整个热锻自动控制系统的控制逻辑流程,其中包括上料机、辅助机构、电炉、机械手和冲床的程序流程图。并对系统的人机界面进行设计和系统相关功能的PLC程序编写。最后进行了样机制作与现场调试,给出了系统的运行结果。并分析了系统设计中存在的不足,提出了下一步的工作目标。
【关键词】：铜阀门热锻 感应加热 PID 机械手 PLC
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG316.8;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.1.1 课题研究背景8
• 1.1.2 课题研究意义8-9
• 1.2 铜阀门热锻工艺9-10
• 1.3 热锻自动化系统概述10-12
• 1.3.1 热锻自动化系统的特点10
• 1.3.2 热锻自动化的发展与现状10-12
• 1.4 本文研究任务和主要内容12-13
• 1.4.1 本文研究任务12
• 1.4.2 本文主要研究内容12-13
• 1.5 本文的创新点13-14
• 第二章 铜阀门自动热锻系统总体方案设计14-23
• 2.1 铜阀门自动热锻系统总体方案概述14
• 2.2 铜阀门自动热锻系统上料方案14-16
• 2.2.1 上料方式对比与选择14-15
• 2.2.2 上料机结构15-16
• 2.2.3 上料机工作流程16
• 2.3 铜阀门自动热锻系统加热方案16-18
• 2.3.1 加热方式对比与选择16-17
• 2.3.2 温度控制原理17-18
• 2.4 铜阀门自动热锻系统机械手方案18-20
• 2.4.1 热锻机械手性能指标18
• 2.4.2 热锻机械手结构18-19
• 2.4.3 热锻机械手的工作流程19-20
• 2.5 铜阀门自动热锻系统锻压设备改造方案20-22
• 2.5.1 锻压设备的控制要求20
• 2.5.2 冲压设备的比较与选择20-21
• 2.5.3 普通冲床改造与工作流程21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 铜阀门自动热锻系统加热环节模型与温度控制23-35
• 3.1 铜棒感应加热简易模型23-24
• 3.2 感应加热系统各环节数学模型24-29
• 3.2.1 感应加热系统的结构24-25
• 3.2.2 电源环节的数学模型25
• 3.2.3 线圈环节的数学模型25-27
• 3.2.4 铜棒涡流环节的数学模型27-28
• 3.2.5 铜棒集肤效应环节的数学模型28-29
• 3.2.6 铜棒热传导环节的数学模型29
• 3.3 参数变化下对数学模型的影响29-32
• 3.3.1 涡流电阻变化对模型的影响29-31
• 3.3.2 铜棒比热容变化对模型的影响31-32
• 3.4 温度控制模型仿真32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 铜阀门热锻自动控制系统电气设计35-50
• 4.1 电气控制系统核心部件选型36-40
• 4.1.1 控制器选型36-37
• 4.1.2 伺服电机选型37-39
• 4.1.3 触摸屏选型39-40
• 4.1.4 红外测温仪选型40
• 4.2 电气线路设计40-46
• 4.2.1 总电气柜布局设计40-42
• 4.2.2 主供电电路设计42-43
• 4.2.3 伺服电路设计与伺服设置43-46
• 4.3 PLC外围I/O接线设计46-49
• 4.3.1 输入输出地址分配46-49
• 4.3.2 PLC接线图49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 铜阀门热锻自动控制系统程序设计50-64
• 5.1 编辑软件介绍50
• 5.2 铜阀门热锻自动控制系统程序结构50-54
• 5.2.1 铜阀门热锻自动控制系统程序设计过程50-51
• 5.2.2 铜阀门热锻自动控制系统关联信号51-52
• 5.2.3 铜阀门热锻自动控制系统程序总体结构52-54
• 5.3 人机界面与对应PLC功能程序设计54-62
• 5.3.1 手动画面及手动功能程序54-56
• 5.3.2 示教画面及示教功能程序56-59
• 5.3.3 整定画面及温控PID功能程序59-61
• 5.3.4 系统其他画面61-62
• 5.4 联动调试运行结果分析62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 主要结论64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录70

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本文编号：477078