低松弛预应力钢绞线张力控制系统的研究

发布时间：2017-05-24 17:14

  本文关键词：低松弛预应力钢绞线张力控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低松弛预应力钢绞线由于其优良的性能被广泛应用于建设领域当中。钢绞线作为主要的受力构件,其性能直接影响着工程的安全。而钢绞线的性能除了决定于本身材质外,最主要的因素就是生产过程中的稳定化处理过程,即“张拉”与“回火”的热机械处理过程。所以,本文在研究低松弛预应力钢绞线的生产过程中,尤其对其张力控制做了详细研究。本文首先介绍了低松弛预应力钢绞线生产工艺流程及各个工艺的实现过程,对生产线详细分析的基础上,研究了控制系统的多电机协调控制的实现过程,并通过技术改造,设计了一套高效、节能的钢绞线控制方案。接着对低松弛预应力钢绞线生产过程中恒张力控制的原理及控制方式进行了详细研究,并采用了三次B样条曲面拟合模糊控制算法的控制方案来进行张力控制,与传统的模糊控制算法相比,不但具有良好的动态性能,而且能够有效消除系统稳态误差,提高控制精度,增强抗干扰能力。最后设计了整套张力控制系统的控制方案,基于西门子S7-300PLC作为控制系统的核心,通过一根PROFIBUS-DP总线与九个逆变器连接组成主从结构,以交流电机作为执行元件,采用工业触摸屏作为上位机,张力传感器实时检测钢绞线张力的闭环张力控制系统。另外PLC与上位机通过RS-485总线实现触摸屏与PLC的连接,可以实时监控当前控制系统的运行状态,进行故障报警以及复位,并且可以通过触摸屏在线修改系统各个参数,从而改变系统的运行状态。本项目经过安装与系统调试,生产线在天津某厂已经投入运行,系统运行稳定可靠,满足了产品要求的性能指标。
【关键词】：预应力钢绞线 PLC 工业触摸屏 张力控制 模糊控制
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的背景8-10
• 1.2 张力控制的发展10-13
• 1.2.1 张力控制简介10
• 1.2.2 张力控制的研究10-12
• 1.2.3 张力系统的控制策略12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-16
• 第二章 钢绞线生产线工作原理及生产过程简介16-24
• 2.1 钢绞线生产线简介16-20
• 2.2 钢绞线生产线上的多电机协调控制20-21
• 2.2.1 多电机协调控制系统设计的基本要求20
• 2.2.2 捻股电机与整机速度的协调控制20-21
• 2.2.3 整机速度的协调控制21
• 2.3 钢绞线生产线的改进部分21-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 钢绞线张力控制系统的实现24-34
• 3.1 控制系统中张力的形成及控制原理24-25
• 3.1.1 张力的形成24-25
• 3.1.2 张力控制的原理25
• 3.2 张力控制方式25-28
• 3.2.1 直接张力控制26-27
• 3.2.2 间接张力控制方式27
• 3.2.3 复合张力控制方式27-28
• 3.3 张力控制系统的设计28-31
• 3.3.1 系统的恒张力控制28-29
• 3.3.2 系统的加减速张力补偿29
• 3.3.3 系统的收卷过程分析29-31
• 3.3.4 收卷卷径的计算31
• 3.4 钢绞线张力控制综合分析31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第四章 基于三次均匀B样条的张力模糊控制34-48
• 4.1 钢绞线的传统张力控制算法34-39
• 4.1.1 钢绞线控制系统结构34-35
• 4.1.2 传统张力模糊控制器的原理35-37
• 4.1.3 依据传统模糊控制方法建立查询表37-39
• 4.2 三次均匀B样条曲面拟合模糊控制算法的实现39-44
• 4.2.1 三次均匀B样条的定义与原理39-40
• 4.2.2 曲面拟合与算法实现40-44
• 4.3 仿真结果分析44-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第五章 钢绞线张力控制系统设计48-62
• 5.1 控制系统的系统框架48-49
• 5.2 钢绞线生产线控制部分的组成49-52
• 5.3 PLC程序设计52-56
• 5.3.1 控制程序的流程图52-53
• 5.3.2 准备模块与运行模块53-54
• 5.3.3 张力采样模块54
• 5.3.4 速度与张力控制模块54-56
• 5.3.5 故障处理模块56
• 5.4 系统上位机控制程序的开发56-59
• 5.4.1 上位机控制软件的整体结构57
• 5.4.2 上位机画面设计57-59
• 5.5 现场应用效果分析59-60
• 5.6 本章小结60-62
• 第六章 结论62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果70-72
• 附录A 上位机画面72-74
• 附录B 钢绞线系统原理图74-80

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