壁纸印刷机控制系统研究和应用

论文摘要

随着国内建筑装饰业的发展以及消费水平的提高,壁纸材料作为一种常规性墙面装饰材料的需求越来越大。壁纸材料的印刷压花是一种壁纸材料的基本制造工艺,张力控制、速度同步和位置同步是印刷工艺的关键技术,张力的稳定性、速度和位置的同步直接影响着产品的质量。本文针对壁纸印刷机的张力稳定性和运动同步问题进行了研究。本文首先分析了壁纸印刷分类和技术应用,总结了国内外壁纸印刷及张力控制的发展概况。在分析壁纸印刷生产线的结构组成和工作原理的基础上,提出了以Simotion运动控制器为控制器,以交流异步电动机为执行元件,以摆动辊角位检测仪和张力传感器作为检测元件的闭环张力控制系统。分析了变频器工作原理及矢量控制算法,提出以矢量控制变频器作为电动机驱动装置的调速方案。分析了Profibus DP通信协议,采用DP现场总线实现了变频器网络化组态集中控制,减少了接线,提高了可靠性和效率。文中通过对收放卷过程的动态力矩平衡方程的推导分析,建立了张力控制系统数学模型。根据PID控制原理,结合印刷生产实际情况提出以积分分离式数字PID控制算法作为张力控制系统算法。接着对印刷过程中速度同步、位置同步的原理进行了研究。最后详细分析了控制系统的硬件配置,网络组态以及编程实现。通过对生产线的现场调试改进及实际生产验证了控制系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 壁纸印刷概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题研究的来源及意义
• 1.5 课题的主要内容
• 第2章 控制系统方案设计
• 2.1 壁纸印刷系统的构成和分析
• 2.1.1 壁纸印刷设备与工艺
• 2.2 壁纸印刷控制系统方案设计
• 2.2.1 系统方案设计
• 2.2.2 Simotion 运动控制器
• 2.2.3 Profibus DP 通信协议
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统控制原理及实现
• 3.1 张力控制原理
• 3.1.1 收放卷缠绕方式
• 3.1.2 张力闭环控制方法
• 3.1.3 收放卷张力控制
• 3.1.4 PID 控制算法
• 3.2 变频器矢量控制
• 3.2.1 变频器基本结构
• 3.2.2 矢量控制
• 3.2.3 工程实现
• 3.2.4 变频器总线网络控制
• 3.3 本章小结
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 控制程序编程
• 4.1.1 编程软件
• 4.1.2 硬件配置和网络组态
• 4.1.3 程序结构
• 4.1.4 运动同步控制
• 4.1.5 张力控制
• 4.2 人机界面设计
• 4.2.1 MP 270B 触摸屏
• 4.2.2 Wincc Flexible 2007 编程软件
• 4.2.3 人机界面编程
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统调试及讨论
• 5.1 系统调试
• 5.2 系统讨论与改进
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢