动车制动车轮自动装配线控制系统的研制

发布时间：2017-08-10 17:34

  本文关键词：动车制动车轮自动装配线控制系统的研制

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【摘要】：随着中国高铁及动车组的飞速发展,车轮这一动车组关键部件也已引入国产。但由于发展时间较短以及车轮、制动盘本身特殊的结构特点限制,在动车车轮与其两侧制动盘装配生产中,目前国内还没有一套用于实现自动化装配的设备,仍主要依靠人工完成。本课题来源于企业需求,针对目前动车车轮与制动盘人工装配存在的效率低、劳动强度大等问题,在充分分析车轮与制动盘装配技术要求、指标以及装配工艺基础上,设计了一条满足生产需求、自动化程度高的动车车轮与制动盘自动装配线,实现上料、装配、下料等一系列自动化过程。本文主要对该自动装配线控制系统进行了研制并进行了以下工作:首先,结合机械机构设计对自动装配线功能实现方案进行分析,对自动装配线整体结构进行了单元划分,并对每一部分具体工序流程进行了设计与时序规划,以此确定了以组态软件iFIX作上位机,以多块可编程控制器(PLC)为核心控制器实现对伺服单元、机械手等执行机构进行控制的集散式控制方案。其次,根据控制系统总体方案对系统硬件进行了设计,其中包括硬件组成结构设计及选型、PLC系统、伺服运动系统、传感器等设计以及设备间通信设计等,并完成控制系统电气原理图的绘制。再次,在硬件设计的基础上进行控制系统软件设计,完成包括PLC程序、特征点相位检测、机械手等程序的设计;通过上位组态软件iFIX实现PLC、各设备之间信号交互,并开发人机界面,实现对整个系统的监视、控制和管理等。最后,完成系统电气控制柜以及现场设备安装、接线,进行反复调试以检验系统可靠性及稳定性等,并根据出现的问题对控制系统进行分析、优化和改进。运行结果表明,该自动装配线可以平稳、可靠地完成装配任务要求,达到了预期设计目标,满足企业生产需求,具有良好的使用价值。
【关键词】：动车车轮 自动装配线 可编程控制器 伺服运动系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U266;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的来源9
• 1.2 课题的研究目的和意义9-10
• 1.3 国内外自动化生产技术发展现状10-13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第2章 制动车轮自动装配线系统组成及工艺流程15-33
• 2.1 制动车轮自动装配线系统任务分析15-18
• 2.1.1 制动车轮自动装配线控制系统任务要求15-17
• 2.1.2 制动车轮自动装配线功能实现方案分析17-18
• 2.2 制动车轮自动装配线系统组成18-25
• 2.2.1 车轮上料单元18-20
• 2.2.2 车轮相位检测及中层移动单元20-22
• 2.2.3 制动盘上料及装配单元22-24
• 2.2.4 下料单元24-25
• 2.3 制动车轮自动装配线工艺流程与时序规划25-32
• 2.3.1 自动装配线工艺流程25-28
• 2.3.2 时序规划28-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 控制系统方案及硬件设计33-48
• 3.1 控制系统方案设计34-37
• 3.1.1 制动车轮自动装配线控制系统设计原则34
• 3.1.2 控制系统结构组成及工作原理34-37
• 3.2 PLC系统设计37-40
• 3.2.1 PLC选型37-39
• 3.2.2 PLC通信设计39-40
• 3.2.3 PLC系统I/O设计40
• 3.3 伺服系统设计40-45
• 3.3.1 伺服电机选型40-42
• 3.3.2 伺服系统参数设置42-43
• 3.3.3 伺服系统运动控制实现43-45
• 3.4 传感器的应用设计45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 控制系统软件设计48-66
• 4.1 PLC程序设计48-54
• 4.1.1 PLC程序工作流程48-49
• 4.1.2 PLC程序设计49-54
• 4.2 车轮及制动盘不平衡量相位扫描程序设计54-58
• 4.2.1 激光检测相位误差测试54-56
• 4.2.2 车轮与制动盘特征点相位程序设计56-58
• 4.3 工业机械手应用程序设计58-62
• 4.3.1 库卡机械手与控制系统通信59
• 4.3.2 库卡机械手自动程序59-61
• 4.3.3 东芝机械手程序61-62
• 4.4 组态软件i IFX的应用62-64
• 4.4.1 iFIX的任务分析62-64
• 4.4.2 人机交互界面64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 制动车轮自动装配线调试运行66-71
• 5.1 电气系统安装与布线66-67
• 5.2 自动装配线调试运行67-70
• 5.2.1 控制系统上电67
• 5.2.2 控制系统现场调试67-69
• 5.2.3 问题处理与系统优化69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76

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本文编号：652044