重轨翻钢机全数字控制关键技术研究

论文摘要

多年来,国内外实践证明,解决重轨生产厂家的翻钢问题单纯依靠人力翻钢是不够的,采用先进的计算机、电子、控制技术对现有的翻钢设备进行技术改造是解决问题的必然趋势。本文对重轨翻钢机全数字控制关键技术进行了详细研究,重点介绍了交流异步电动机定位技术、变频调速技术及控制系统设计方法。 本文针对翻钢机钢叉旋转角度定位问题,通过对三相交流异步电动机的特性分析,得出回馈制动状态在翻钢机钢叉旋转角度定位中是不可能出现的,定子两相反接制动和能耗制动可用于解决翻钢机钢叉旋转角度的定位。通过仿真软件SIMULINK中的SIMPOWER SYSTEMS工具分别对定子两相反接制动方式和能耗制动方式进行了仿真,并且还与自由停车方式的特征作了比较分析。从方便、经济、实用方面考虑,利用定子两相反接制动方式实现翻钢机钢叉旋转角度定位,定子两相反接制动方式的过程中,借助于PLC定时器来控制反接制动的时间。此外,借助于空间矢量交流变频调速技术,相应采用6SX7023-4EC61变频器,有效地控制翻钢机小车的行驶速度。 本文采用定子两相反接制动方式实现翻钢机钢叉旋转角度定位,取得了准确、稳定、快速的定位效果,设计系统已在实际生产中得到了良好的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 课题来源
• 1.2 重轨翻钢机的发展与现状
• 1.3 重轨翻钢机现场工艺要求
• 1.4 本课题的研究任务
• 1.5 全数字控制系统总体设计描述
• 1.5.1 硬件设计
• 1.5.2 软件设计
• 1.6 课题完成后的意义
• 1.7 本文的组织结构
• 1.8 本章小结
• 第二章 交流异步电动机的定位技术研究及其实现
• 2.1 翻钢机钢叉如何实现旋转角度快速准确定位问题
• 2.1.1 异步电动机定位控制系统研究的重要意义
• 2.1.2 异步电动机定位控制技术的研究现状
• 2.2 交流异步电动机制动技术的理论分析
• 2.2.1 回馈制动
• 2.2.2 反接制动
• 2.2.3 能耗制动
• 2.3 交流异步电动机反接制动和能耗制动仿真
• 2.3.1 仿真模型及仿真结果
• 2.4 翻钢机钢叉快速准确定位的实现
• 2.4.1 翻钢机钢叉旋转角度定位的实现
• 2.4.2 翻钢机钢叉纵向定位的实现
• 2.4.3 翻钢机钢叉水平定位的实现
• 2.4.4 翻钢机钢叉垂直定位的实现
• 2.5 本章小结
• 第三章 交流电动机变频调速技术及其应用
• 3.1 翻钢机小车的行使速度控制问题
• 3.2 变频调速的基本原理
• 3.2.1 变压变频（VVVF）控制原理
• 3.2.2 异步电动机变压变频时候的机械特性
• 3.2.3 PWM控制技术分类
• 3.2.4 PWM控制性能指标
• 3.2.5 磁通正弦PWM技术
• 3.3 变频器选型
• 3.4 小车变频调速设计与具体实现
• 3.4.1 MASTERDRIVES 6SX7023-4EC61变频器的标准接线图
• 3.4.2 MASTERDRIVES 6SX7023-4EC61变频器的参数设置
• 3.5 变频器制动方式分析及实现
• 3.5.1 变频器能耗制动的工作方式
• 3.5.2 制动单元与制动电阻的选配
• 3.5.3 制动特点
• 3.6 翻钢机随动控制的实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 重轨翻钢机全数字控制系统设计与实现
• 4.1 控制系统的设计内容和原则
• 4.1.1 硬件设计
• 4.1.2 软件设计
• 4.2 控制系统的设计步骤
• 4.2.1 熟悉被控对象，制定控制方案
• 4.2.2 确定I/O点数
• 4.2.3 选择PLC机型
• 4.2.4 PLC I/O地址的分配
• 4.2.5 设计重轨翻钢机控制系统电气图纸
• 4.2.6 重轨翻钢机控制系统程序设计
• 4.2.7 系统调试
• 4.3 应用效果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 本论文主要解决的几个问题
• 5.2 本论文不足之处及需要改进的地方
• 参考文献
• 研究生期间公开发表的论文
• 致谢