数控旧轨整形机总体与控制系统设计

论文摘要

钢轨是铁路设备的基础,钢轨的性能决定了列车运行的安全性与舒适度。钢轨在线上服役一段时间后,由于磨损,影响使用性能,将钢轨拆下通过加工降级成“再用轨”继续使用。旧轨整形机就是对钢轨未磨损面的顶面和侧面进行铣削,以达到延长钢轨的使用寿命的目的。目前,国内使用的旧轨整形设备是进口法国的,设备老旧、维修困难,本课题是设计国产化的旧轨整形机。本课题采用的是PLC控制系统,以三菱PLC FX3U-128MRTES为核心,触摸屏和变频器协同工作,实现整个机床的各项功能。控制系统包括液压控制系统和电气控制系统,主要设计电气控制系统的硬件部分和软件部分。硬件部分包括主电路和控制电路,而软件部分包含PLC控制程序及触摸屏画面。其中软件部分是本次设计的重点,PLC控制程序包含了变频调速程序、伺服定位程序、进给夹具程序和铣削主夹具程序,触摸屏画面包含了欢迎画面、主界面、参数设置画面、自动运行画面、手动调节画面和报警画面等。所设计的控制程序合理,设计的人机画面友好,变频器和触摸屏选择的都是三菱的产品,这样可以与PLC协同进行联合仿真,调试PLC程序和触摸屏画面的正确性。通过对旧轨整形机的总体和控制系统设计,能够实现机床的基本动作与性能,如伺服定位准确、液压夹紧可靠、电机转速精准,人机交互直观方便、操作简单,工人可以通过操作台和触摸屏来控制机床动作,从而实现高效率、高自动化、高可靠性的铣削,从真正意义上实现旧轨整形机的国产化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的相关背景及现状
• 1.2 控制方式选择
• 1.3 本课题主要研究内容及达到的预期目标
• 第二章 机床总体与控制系统设计
• 2.1 整形机总体
• 2.1.1 加工方案确定
• 2.1.2 成形面运动分析
• 2.2 控制系统主电路设计
• 2.3 控制系统辅助电路设计
• 2.3.1 PLC输出电路
• 2.3.2 电气控制电路
• 2.4 液压控制系统设计
• 2.4.1 进给控制回路
• 2.4.2 铣削动力头的锁紧
• 2.4.3 铣削主夹紧
• 第三章 变频调速系统设计
• 3.1 工作原理
• 3.1.1 调速的原理
• 3.1.2 调速的基本方法
• 3.2 变频器内部结构与控制方式
• 3.2.1 变频器内部结构
• 3.2.2 变频器控制方式
• 3.2.3 变频器的频率给定方式
• 3.3 变频器选型
• 3.4 变频器电路设计
• 3.4.1 主电路的连接
• 3.4.2 控制电路的连接
• 3.5. 变频器参数设计
• 3.5.1 操作模式选择
• 3.5.2 主要参数设置
• 第四章 PLC控制系统设计
• 4.1 PLC简介
• 4.1.1 PLC内部结构
• 4.1.2 PLC工作原理
• 4.2 PLC选型与性能介绍
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 FX3U性能介绍
• 4.2.3 编程语言
• 4.2.4 编程软件
• 4.3 PLC资源分配与硬件连接
• 4.3.1 PLC的I/O分配
• 4.3.2 PLC外部接线
• 4.4 控制系统软件设计
• 4.4.1 控制系统总体设计
• 4.4.2 变频调速程序设计
• 4.4.3 伺服定位程序设计
• 4.4.4 液压控制程序设计
• 第五章 人机界面设计
• 5.1 触摸屏概述与应用
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 基本特征
• 5.1.3 应用
• 5.2 触摸屏原理
• 5.2.1 触摸屏工作原理与分类
• 5.2.2 触摸屏主要类型
• 5.3 触摸屏选型
• 5.3.1 触摸屏选型
• 5.3.2 编程软件
• 5.4 画面设计
• 5.4.1 画面制作
• 5.4.2 欢迎画面与主界面
• 5.4.3 变频调速画面与伺服定位画面
• 5.4.4 入口进给画面与自动运行画面
• 5.4.5 铣削参数设置画面与报警画面
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 附录2
• 攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目