基于SIEMENS运动控制系统的冷拉伸滚压设备研究

论文摘要

本文的主要任务是设计冷拉伸滚压设备的自动控制系统。通过对加工工艺及精度要求的分析,得出设备对控制系统的具体要求,设计出高效率、高精度的集成控制系统。集成控制系统由SIEMENS运动控制系统和电液伺服系统两部分组成。运动控制系统实现设备冷滚压功能的控制及实验数据采集,电液伺服系统实现设备冷拉伸功能的控制和实验数据的采集。首先,通过对液压控制系统、PLC控制系统的控制理论和特性进行研究,对这些控制系统在冷拉伸滚压设备中应用时可能产生的问题进行分析,特别介绍了运动控制系统的知识领域和硬件构成,通过三闭环控制系统传递函数的理论推导,验证运动控制系统的特性满足冷拉伸滚压设备自动控制系统要求。最终选择SIEMENS运动控制系统和电液伺服系统组成集成控制系统,共同完成对冷拉伸滚压设备的自动控制及实验数据采集。其次,介绍SIEMENS运动控制系统硬件SINAMICS S120和软件SIMOTIONSCOUT的特点。着重设计冷拉伸滚压设备控制系统,使多参数在逻辑和时间上匹配。接着进行系统的可靠性设计,通过接地、屏蔽、电源抗干扰等措施提高整个系统的稳定性和可靠性。最后,对系统的精度做研究与讨论,系统的精度是最终目标。通过现场对集成系统进行调试,系统的运行结果基本满足预期要求,验证了设计的合理性。通过对系统调试所出现问题的分析,总结经验教训,提出对以后更高要求冷拉伸滚压设备的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 冷拉伸滚压技术要求
• 1.3 课题意义、研究内容和研究成果
• 1.3.1 课题意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究成果
• 第二章 控制方案理论分析与研究
• 2.1 液压控制系统
• 2.1.1 液压系统发展现状
• 2.1.2 电液控制系统基本组成
• 2.1.3 电液伺服阀的基本特性
• 2.1.4 液压传动的优缺点及应用
• 2.1.5 结论
• 2.2 PLC控制系统
• 2.2.1 PLC控制开环系统
• 2.2.2 PLC控制闭环系统
• 2.2.3 结论
• 2.3 运动控制系统
• 2.3.1 运动控制及其相关学科
• 2.3.2 运动控制系统的构成与发展
• 2.3.3 交流伺服驱动技术
• 2.3.4 交流伺服驱动技术研究
• 2.3.5 系统加减速算法分析
• 2.3.6 运动控制系统的转矩控制规律
• 2.3.7 三环伺服系统
• 2.3.8 SIEMENS运动控制系统
• 2.4 控制方案研究结果
• 第三章 冷拉伸滚压设备控制方案设计
• 3.1 冷拉伸滚压设备控制系统的硬件组成
• 3.2 冷拉伸滚压设备控制系统的硬件连接设计
• 3.2.1 径向滚压控制系统设计
• 3.2.2 轴向拉伸功能
• 3.2.3 径向和轴向的配合
• 3.2.4 相位控制
• 3.2.5 实验数据收集
• 3.2.6 操作台
• 3.2.7 分布式数字量输入/输出（DI/DO）站点
• 3.2.8 光栅尺信号转接器 SMC30
• 3.3 系统可靠性研究
• 3.3.1 接地技术的概念
• 3.3.2 屏蔽技术
• 3.3.3 电源抗干扰
• 3.3.4 计算机接口电路隔离技术
• 第四章 系统试验结果分析
• 4.1 系统精度控制结果分析
• 4.1.1 检测误差
• 4.1.2 系统误差
• 4.2 系统调试结果分析
• 4.2.1 功能的实现
• 4.2.2 遇到的问题
• 第五章 结论
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1