基于PLC的钢坯标识三轴协同运动控制系统的研究

论文摘要

电弧标识是一种低成本、高效率、高质量的标识新技术。相对其他钢坯标识设备来说,电弧标识设备具有标识速度快、效果好、操作简单、安全可靠,性价比高等优点,因此在钢铁工业生产中备受关注,成为很多钢铁企业的首选标识设备。本文研究的是一个基于PLC的用于实现钢坯标识的三轴协同运动控制系统。该控制系统以台达PLC为核心运动控制器,以台达触摸屏为人机操控界面,以三套松下A4伺服系统为X、Y、Z三个轴的运动驱动和执行机构。通过控制三个伺服电机的协同运动从而在三维空间内实现快速而又精确的定位功能。本文的主要工作分为以下几个部分：1、运动定位系统设计：根据要求设计了三轴协同运动定位系统的控制方案,并依据控制方案选用了适合各控制单元的控制部件。通过对运动定位技术指标的研究计算,选择了相应型号的伺服电机,并完成了伺服电机的接线和伺服驱动器的参数设置工作。2、控制系统硬件设计：电气控制部分按照电气控制要求完成了电气原理图的设计工作,通过使用将一些关键电气元件布置安装在远离工作现场的方法实现了电气控制元件的布局与安装。在PLC控制系统的硬件设计过程中,根据标识系统的控制要求,选用了台达DVP系列PLC作为运动控制器,选用台达DOP-B系列触摸屏作为控制系统的人机界面,并合理的选择了一些台达PLC的功能模块。3、控制系统软件设计：通过分析标识系统的工作原理和工艺流程,采用模块化编程方法设计编写了PLC控制程序。根据操控要求,利用台达触摸屏专用界面编辑软件对标识系统的人机控制界面进行了设计。试验结果表明,该三轴协同运动定位控制系统性能稳定,其定位精度和响应速度等控制效果都能够满足标识系统的运动定位要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 课题研究现状与发展趋势
• 1.3.1 国内外钢坯标识技术的研究现状
• 1.3.2 钢坯标识技术的发展趋势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 三轴协同运动定位系统设计
• 2.1 三轴协同运动定位设计方案
• 2.1.1 三轴协同运动定位设计要求
• 2.1.2 三轴协同运动定位系统的组成与设计原理
• 2.2 伺服系统设计
• 2.2.1 伺服电机概述
• 2.2.2 伺服电机选型
• 2.2.3 松下A4系列伺服电机简介
• 2.2.4 伺服电机接线
• 2.2.5 伺服电机参数设置
• 2.3 本章小结
• 3 钢坯标识控制系统硬件设计
• 3.1 控制系统的方案设计
• 3.1.1 控制系统的设计要求
• 3.1.2 控制系统的设计原理和组成
• 3.2 电气控制设计
• 3.2.1 电气原理图设计
• 3.2.2 电气控制元件的安装和布局
• 3.3 PLC概述
• 3.3.1 PLC的定义
• 3.3.2 PLC的特点
• 3.3.3 PLC的分类
• 3.3.4 PLC的组成与工作原理
• 3.4 PLC控制设计
• 3.4.1 PLC控制系统选用依据和设计原则
• 3.4.2 PLC的选型
• 3.4.3 台达DVP20PM系列PLC
• 3.4.4 PLC运动控制方案设计
• 3.4.5 人机界面的选型与设计方法
• 3.5 本章小结
• 4 PLC控制系统软件设计
• 4.1 软件设计的目标和要求
• 4.2 软件主体架构
• 4.3 PLC程序设计
• 4.3.1 编程软件
• 4.3.2 PLC程序流程
• 4.3.3 PLC程序模块
• 4.3.4 系统初始化程序设计
• 4.3.5 手动操作程序设计
• 4.3.6 自动运行程序设计
• 4.3.7 报警监控程序设计
• 4.4 人机界面程序设计
• 4.4.1 人机界面编程软件
• 4.4.2 人机界面程序总体设计
• 4.4.3 开机界面
• 4.4.4 主界面
• 4.4.5 参数设置界面
• 4.4.6 手动操作界面
• 4.4.7 自动运行界面
• 4.4.8 报警监控界面
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 6 展望
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 9 致谢
• 附录