热风拉幅定型机电气系统及控制策略设计
发布时间：2022-01-02 20:20
聚酯纤维网是造纸行业必不可少的原材料,热定型是生产聚酯纤维网的重要工艺流程之一,热风拉幅定型机就是提供工艺要求的温度和张力对聚酯纤维网热定型处理的设备,其目的是提高聚酯纤维网表面的平整度和拉伸强度。目前,控制精度高、稳定性高的热定型机均被国外垄断,引进费用昂贵,备件占用资金大,不易后期维护。国内研制的定型机控制系统精度相对不高、稳定性差、功能单一,自动化程度不高,无法保证聚酯纤维网的定型质量,极大的限制了我国造纸行业的发展。针对上述行业瓶颈,本文研发了一套运行稳定、控制精度高,功能丰富的定型机控制系统,满足了聚酯纤维网热定型工艺的生产要求,打破了国外垄断,降低了生产成本,提升了国内热定型机控制系统的理论水平。本文根据热风拉幅定型机的工艺流程与工艺要求,设计了基于欧姆龙可编程控制器（Programmable Logic Controller,PLC）和现场总线的热风拉幅定型机电气控制系统。该控制系统由PLC、变频器、伺服驱动器、电磁阀、液压泵、张力传感器、温度传感器、角度传感器、位置编码器、限位开关等构成;系统采用24台电机实现系统的主传动、拉伸、拉幅、摆头、超喂、上风箱移动和二次定型等...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酯纤维网
第一章绪论3图1-2挪威KE公司生产的定型机Fig.1-2SettingmachineproducedbyKECompanyofNorway国外针对热定型机的设计或改造方案主要集中在上个世纪。如文献[7]针对辊型定型机的特点，提出主传动部分采用变频技术控制电机转速等方法，提高主动辊转速的稳定性。文献[8]对辊型拉幅热定型机进行改造，不采用传感器就可以实现对扎辊的辊型进行测量。如文献[9]中通过对拉幅热定型机拉幅部分优化，提出了一种可逆转拉幅器配合线性执行器的拉幅方式，织物可从拉幅器框架的两端钉上针板，避免了聚酯纤维网在没有拉幅张力的情况下脱针而跟随针板小车进入拉幅器从而损毁聚酯纤维网的问题。文献[10]中将TSK型的模糊神经网络引入定型机控制系统中，对定型机温度实现智能控制。文献[11]针对动态参数的摄动现象进行参数建模，从而达到降低参数摄动的目标。文献[12]中通过采用模糊控制PID的方法对定型机控制系统进行改进和优化。1.2.2国内定型机发展现状我国的造纸行业起步晚，所用的定型机基本上都是从国外引进的，由于价格昂贵，只有少数大型企业才能引进，极大制约了中小型造纸网企业的发展。在上世纪90年代，我国开始探讨与国外厂商合作研制定型机，例如，国内企业联合挪威PRO公司合作生产了幅宽8.5米和12米热空气对流式热定型机各一台[13]，通过中外合作的形式开启我国生产定型机的新篇章。但是，国内早期和国外厂商合作开发或者直接从国外引进的定型机大部分控制方法较为落后，机械结构和电气元器件均已老化，很多零件需要专门定制，维修周期长、维修成本高，很难满足现在造纸网企业定型高质量聚酯纤维网的要求，已经逐渐被市场淘汰。
广东工业大学硕士学位论文4目前，国内对定型机的研制发展还是有很大的潜力，一方面，国内的部分企业开始借鉴国外先进的定型机技术，着手于定型机控制系统研发和机械结构优化升级，如图1-3所示，西安航空发动机成套设备有限公司生产的幅宽为13.5米的定型机，已经在很多中小型造纸网企业成功应用[14]。另一方面，很多国内企业积极与国内高校进行合作，开发适应本土企业生产、控制精度高且稳定性高的定型机控制系统。如天津工业大学的杨公源教授[15]、杨涛副教授[16]，研制的定型机电气控制系统在国内处于领先地位。http://www.xihangchengtao.com/product/?153_702.html图1-3西安航空发动机成套设备有限公司生产的13.5米定型机Fig.1-313.5mstereotypesmachineproducedbyXi"anAeroEngineCompleteEquipmentCo.,Ltd.如图1-4所示，有一部分有实力的造纸网企业在参考国外定型机的机械结构和电气控制系统，也可以自主研制定型机，但是国内研制的定型机与国际先进定型机有一定差距，主要体现在控制精度不高，稳定性较差，自动化程度不高，导入工艺参数困难等问题。图1-4国内某造纸网企业自主研发的8.5米定型机Fig.1-4A8.5-metersettingmachineindependentlydevelopedbyadomesticpaper-makingnetenterprise
【参考文献】：
期刊论文
[1]定型机拉伸拉幅控制系统研究[J]. 何哲,杨涛. 现代制造工程. 2017(05)
[2]基于模型参考模糊自适应PID的高压釜温度控制[J]. 王玉华,郑骁健. 自动化仪表. 2017(05)
[3]定型机温度张力控制系统研究[J]. 谭宝成,陈超,张立广. 西安工业大学学报. 2015(01)
[4]基于总线的特宽幅热定型机控制策略及其关键技术[J]. 张岩,杨涛. 制造业自动化. 2014(08)
[5]热定型温度对改性双向拉伸聚酯薄膜性能的影响[J]. 王宝,尹化洁,王丽媛. 包装学报. 2013(04)
[6]模糊PID算法在定型机温控系统上的应用[J]. 谭宝成,康祖清. 西安工业大学学报. 2012(11)
[7]谈热定型机型拉伸张力控制系统设计[J]. 张利威. 科技与企业. 2012(03)
[8]定型机拉幅控制系统研究[J]. 谭宝成,曾卉. 电子设计工程. 2011(23)
[9]热定型对PBST纤维性能的影响[J]. 马艳丽,俞建勇,钱竞芳,李发学. 国际纺织导报. 2010(05)
[10]基于PLC的12．5米热定型机拉伸同步控制系统设计[J]. 马明,杨公源. 仪器仪表用户. 2008(01)
博士论文
[1]纬编针织物双向拉伸性能研究[D]. 张一平.东华大学 2011
硕士论文
[1]重型宽幅聚酯网织机电气系统设计及控制算法研究[D]. 张良模.天津工业大学 2019
[2]8.5米热定型机控制系统设计及算法实验研究[D]. 何哲.天津工业大学 2016
[3]定型机张力温度控制系统的设计与研究[D]. 陈超.西安工业大学 2015
[4]热定型机拉伸同步控制系统的研究[D]. 江家君.天津科技大学 2015
[5]拉幅定型自动控制系统关键点研究及人机界面设计[D]. 孟宪朋.山东大学 2012
[6]7米定型机电气控制系统研究[D]. 曾卉.西安工业大学 2012
[7]基于PROFIBUS-DP现场总线的拉幅定型机自动控制系统设计[D]. 曾雄洪.山东大学 2012
[8]复合造纸毛毯的工艺与性能研究[D]. 罗佳丽.青岛大学 2007
[9]以PLC和变频器为核心的拉幅定型机控制系统的设计[D]. 胡林芳.天津工业大学 2007
[10]12.5米热定型机计算机控制系统[D]. 刘少云.天津工业大学 2007
本文编号：3564829
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酯纤维网
第一章绪论3图1-2挪威KE公司生产的定型机Fig.1-2SettingmachineproducedbyKECompanyofNorway国外针对热定型机的设计或改造方案主要集中在上个世纪。如文献[7]针对辊型定型机的特点，提出主传动部分采用变频技术控制电机转速等方法，提高主动辊转速的稳定性。文献[8]对辊型拉幅热定型机进行改造，不采用传感器就可以实现对扎辊的辊型进行测量。如文献[9]中通过对拉幅热定型机拉幅部分优化，提出了一种可逆转拉幅器配合线性执行器的拉幅方式，织物可从拉幅器框架的两端钉上针板，避免了聚酯纤维网在没有拉幅张力的情况下脱针而跟随针板小车进入拉幅器从而损毁聚酯纤维网的问题。文献[10]中将TSK型的模糊神经网络引入定型机控制系统中，对定型机温度实现智能控制。文献[11]针对动态参数的摄动现象进行参数建模，从而达到降低参数摄动的目标。文献[12]中通过采用模糊控制PID的方法对定型机控制系统进行改进和优化。1.2.2国内定型机发展现状我国的造纸行业起步晚，所用的定型机基本上都是从国外引进的，由于价格昂贵，只有少数大型企业才能引进，极大制约了中小型造纸网企业的发展。在上世纪90年代，我国开始探讨与国外厂商合作研制定型机，例如，国内企业联合挪威PRO公司合作生产了幅宽8.5米和12米热空气对流式热定型机各一台[13]，通过中外合作的形式开启我国生产定型机的新篇章。但是，国内早期和国外厂商合作开发或者直接从国外引进的定型机大部分控制方法较为落后，机械结构和电气元器件均已老化，很多零件需要专门定制，维修周期长、维修成本高，很难满足现在造纸网企业定型高质量聚酯纤维网的要求，已经逐渐被市场淘汰。
广东工业大学硕士学位论文4目前，国内对定型机的研制发展还是有很大的潜力，一方面，国内的部分企业开始借鉴国外先进的定型机技术，着手于定型机控制系统研发和机械结构优化升级，如图1-3所示，西安航空发动机成套设备有限公司生产的幅宽为13.5米的定型机，已经在很多中小型造纸网企业成功应用[14]。另一方面，很多国内企业积极与国内高校进行合作，开发适应本土企业生产、控制精度高且稳定性高的定型机控制系统。如天津工业大学的杨公源教授[15]、杨涛副教授[16]，研制的定型机电气控制系统在国内处于领先地位。http://www.xihangchengtao.com/product/?153_702.html图1-3西安航空发动机成套设备有限公司生产的13.5米定型机Fig.1-313.5mstereotypesmachineproducedbyXi"anAeroEngineCompleteEquipmentCo.,Ltd.如图1-4所示，有一部分有实力的造纸网企业在参考国外定型机的机械结构和电气控制系统，也可以自主研制定型机，但是国内研制的定型机与国际先进定型机有一定差距，主要体现在控制精度不高，稳定性较差，自动化程度不高，导入工艺参数困难等问题。图1-4国内某造纸网企业自主研发的8.5米定型机Fig.1-4A8.5-metersettingmachineindependentlydevelopedbyadomesticpaper-makingnetenterprise
【参考文献】：
期刊论文
[1]定型机拉伸拉幅控制系统研究[J]. 何哲,杨涛. 现代制造工程. 2017(05)
[2]基于模型参考模糊自适应PID的高压釜温度控制[J]. 王玉华,郑骁健. 自动化仪表. 2017(05)
[3]定型机温度张力控制系统研究[J]. 谭宝成,陈超,张立广. 西安工业大学学报. 2015(01)
[4]基于总线的特宽幅热定型机控制策略及其关键技术[J]. 张岩,杨涛. 制造业自动化. 2014(08)
[5]热定型温度对改性双向拉伸聚酯薄膜性能的影响[J]. 王宝,尹化洁,王丽媛. 包装学报. 2013(04)
[6]模糊PID算法在定型机温控系统上的应用[J]. 谭宝成,康祖清. 西安工业大学学报. 2012(11)
[7]谈热定型机型拉伸张力控制系统设计[J]. 张利威. 科技与企业. 2012(03)
[8]定型机拉幅控制系统研究[J]. 谭宝成,曾卉. 电子设计工程. 2011(23)
[9]热定型对PBST纤维性能的影响[J]. 马艳丽,俞建勇,钱竞芳,李发学. 国际纺织导报. 2010(05)
[10]基于PLC的12．5米热定型机拉伸同步控制系统设计[J]. 马明,杨公源. 仪器仪表用户. 2008(01)
博士论文
[1]纬编针织物双向拉伸性能研究[D]. 张一平.东华大学 2011
硕士论文
[1]重型宽幅聚酯网织机电气系统设计及控制算法研究[D]. 张良模.天津工业大学 2019
[2]8.5米热定型机控制系统设计及算法实验研究[D]. 何哲.天津工业大学 2016
[3]定型机张力温度控制系统的设计与研究[D]. 陈超.西安工业大学 2015
[4]热定型机拉伸同步控制系统的研究[D]. 江家君.天津科技大学 2015
[5]拉幅定型自动控制系统关键点研究及人机界面设计[D]. 孟宪朋.山东大学 2012
[6]7米定型机电气控制系统研究[D]. 曾卉.西安工业大学 2012
[7]基于PROFIBUS-DP现场总线的拉幅定型机自动控制系统设计[D]. 曾雄洪.山东大学 2012
[8]复合造纸毛毯的工艺与性能研究[D]. 罗佳丽.青岛大学 2007
[9]以PLC和变频器为核心的拉幅定型机控制系统的设计[D]. 胡林芳.天津工业大学 2007
[10]12.5米热定型机计算机控制系统[D]. 刘少云.天津工业大学 2007
本文编号：3564829
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