摩擦片成型设备控制系统的设计

发布时间：2017-09-04 03:39

  本文关键词：摩擦片成型设备控制系统的设计

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【摘要】：摩擦片是汽车离合器的重要组成部分。由于离合器摩擦片生产的特殊要求,以往的人工作业生产已经无法满足实际生产要求。为了能够保证摩擦片产品的质量稳定、一致性高,降低操作工人劳动强度和减少企业生产成本,本文在传统摩擦片人工手动生产流程的基础上,设计了一套汽车离合器摩擦片自动缠绕成型装备系统。本文在某工程项目合作的基础上,针对目前人工与机械结合式摩擦片生产方式中存在的质量不稳定、排线缠绕不均、产量低、良品率低、原料损耗大、工人劳动强度高、故障频繁等问题,设计了一套机电一体化的自动装备系统。首先对现有技术市场上摩擦片生产方式进行了现状调查。以某工程项目合作公司的现状为例,从经济与技术两个角度分析了设计自动成型设备的必要性。通过对原有手动生产设备的研究,提出了本文摩擦片成型设备的整体控制流程、控制方案、硬件设计、软件设计的具体要求。其次,通过对硬件系统的筛选,使用西门子S7-200 SMART作为逻辑控制器、SONAMICS V90作为伺服系统、SMART 700 IE作为交互式设备,完成了对系统设备的选型设计工作。对伺服电机的工作原理、控制方式以及PLC控制伺服电机实现摩擦片的生产过程控制进行了分析和设计。同时设计了系统各功能单元的硬件结构和通信方式。文章后期对交互式触摸屏进行了软件界面、软件功能设计,对摩擦片成型设备控制系统的线性材料牵出单元、线性材料称重单元、线性材料进给单元、径向排线导向单元和旋转缠绕单元进行了梯形图编程设计。本文结合摩擦片生产过程中的工艺要求及实际情况,对选用的伺服系统的控制性能进行整定分析,通过MATLAB进行仿真。文章最后对摩擦片成型系统设计进行总结与展望,利用“机器换人”提高自动化程度的同时,为摩擦材料企业大幅提高生产效率及利润。
【关键词】：离合器摩擦片 PLC 伺服系统 自动成型装备
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U468.2;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 论文的研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势12-14
• 1.2.1 汽车离合器摩擦片的研究现状及其发展趋势13
• 1.2.2 汽车离合器摩擦片自动装配机的研究现状及其发展趋势13-14
• 1.3 论文的研究目的及意义14-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-16
• 第2章 摩擦片成型设备控制系统总体设计16-24
• 2.1 传统摩擦片生产方式存在的问题16
• 2.2 摩擦片成型设备的构成和工艺流程16-17
• 2.2.1 摩擦片成型设备的构成16
• 2.2.2 摩擦片成型设备的工艺流程介绍16-17
• 2.3 摩擦片成型设备控制系统的总体方案设计17-22
• 2.3.1 摩擦片成型设备控制系统的硬件结构19-20
• 2.3.2 摩擦片成型设备控制系统的软件结构20-22
• 2.4 摩擦片成型设备控制系统的主要功能22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 伺服系统的控制原理及其控制性能优化24-39
• 3.1 伺服系统简介24
• 3.2 伺服系统的工作原理和控制方式24-27
• 3.2.1 伺服系统的工作原理24-26
• 3.2.2 伺服系统的控制方式26-27
• 3.3 伺服系统的内闭环控制27-28
• 3.4 伺服系统控制方案的设计28-32
• 3.4.1 线料牵出单元的伺服控制29-31
• 3.4.2 线料进给单元的伺服控制31-32
• 3.4.3 线料缠绕单元的伺服控制32
• 3.5 伺服系统的控制性能优化32-38
• 3.5.1 确定伺服电机的基本数学方程33-35
• 3.5.2 伺服电机的矢量控制35-36
• 3.5.3 伺服电机的数学模型建立36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 摩擦片成型设备控制系统的硬件设计39-65
• 4.1 摩擦片成型设备控制系统的硬件选型39-42
• 4.1.1 PLC的选型39-40
• 4.1.2 触摸式可编程显示屏的选型40-41
• 4.1.3 伺服驱动器和伺服电机的选型41-42
• 4.1.4 称重模块的选型42
• 4.2 S7-200 SMART及伺服系统硬件介绍42-53
• 4.2.1 S7-200 SMART硬件结构42-45
• 4.2.2 伺服系统硬件结构45-53
• 4.3 PLC本体I/O地址分配53-54
• 4.4 成型系统各功能单元的硬件设计54-64
• 4.4.1 线性摩擦材料牵出单元设计54-57
• 4.4.2 线性材料的称重单元设计57-59
• 4.4.3 线料进给单元设计59-61
• 4.4.4 线料缠绕单元设计61-62
• 4.4.5 触摸式可编程显示屏设计62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 控制系统程序设计及伺服性能仿真65-83
• 5.1 引言65
• 5.2 摩擦片成型控制系统整体程序设计65-68
• 5.2.1 摩擦片成型控制系统功能65
• 5.2.2 摩擦片成型控制系统反馈信号获取65-67
• 5.2.3 系统三种操作模式下程序流程框图67-68
• 5.3 成型系统各功能单元的软件设计68-77
• 5.3.1 触摸式可编程显示屏设计68-69
• 5.3.2 线性材料牵出功能程序设计69-71
• 5.3.3 线性材料称量检测功能程序设计71-73
• 5.3.4 线性材料进给功能程序设计73-75
• 5.3.5 片芯旋转缠绕功能程序设计75-77
• 5.4 线料进给单元伺服控制性能优化仿真77-82
• 5.4.1 伺服系统三环结构的整定设计77-80
• 5.4.2 SINAMICS V90伺服驱动器PID参数整定及优化仿真80-82
• 5.4.3 伺服驱动器性能优化分析82
• 5.5 本章小结82-83
• 第6章 总结与展望83-85
• 6.1 总结83-84
• 6.2 展望84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-90
• 附录90

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