雷管装填线气动控制和现场通讯的优化研究

论文摘要

随着经济的发展,对工业雷管的需求日益增长,因此对雷管生产线提出了更高的要求。雷管生产线的自动化在提高生产效率的同时,还可大幅度提高安全性。新疆大学电气工程学院研发的雷管装填线自动控制系统中运用气压传动控制解决了火工行业自动化控制的难题并已在国内外投入使用。分析近三年的运行结果发现,该系统依然存在着一些不足之处。目前的气动控制采用气动阻尼的方式调节执行机构的速度,这种开环调节方式不能应对条件的变化和充分利用气缸的最高速度特性,影响整个系统的生产效率;雷管生产线原来的通讯结构不能完全满足实时监控的可靠性,有待改进。本文针对上述雷管生产线的现场运行情况和实际需求,对气动控制和现场通讯做了优化研究。本论文首先分析了气缸运动的工作原理,提出了最短时间优化控制方案,按照分段控制的运动过程建立了数学模型,运用MATLAB语言编程计算了气缸的运动时间和运动轨迹,根据计算结果分析了气动控制系统中数据的可行性,并完成了气动控制软、硬件设计,对气动控制系统的优化有一定的意义。其次根据VB串口通讯的基本特点以及自由口通讯的特点,研究了实验中IPC机与多台PLC的通讯流程以及通讯方式。通过编程计算了不同通讯结构下IPC机与多台PLC之间的通讯时间,比较分析了不同通讯结构的通讯时间及相应结构的优缺点,设计了合理的现场通讯方案并将研究成果应用于实践,应用情况说明了该方案切实可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 雷管生产线发展现状
• 1.2 气动技术的基本概况
• 1.3 国内外在气动伺服领域的研究
• 1.4 可编程控制器通讯与网络技术概述
• 1.5 课题研究背景及意义
• 1.6 论文的主要工作内容
• 第二章 气动控制系统的研究
• 2.1 气动元件及气动系统的组成
• 2.2 气动系统的应用特点
• 2.3 气动执行元件的概述
• 2.4 气缸的基本特性
• 2.4.1 动作原理
• 2.4.2 气缸的工作特性
• 2.4.3 普通气缸的设计计算
• 2.5 小结
• 第三章 雷管装填线气动控制系统的优化研究
• 3.1 雷管装填线气动控制系统概述
• 3.2 雷管装填线气动控制系统优化方案
• 3.3 气缸运动优化数学模型建立
• 3.4 利用MATLAB 实现气缸运动优化设计
• 3.5 气缸运动优化结果
• 3.6 小结
• 第四章 雷管装填线气动控制系统的优化设计
• 4.1 雷管装填线气动控制系统硬件设计
• 4.1.1 系统的硬件概述
• 4.1.2 系统的硬件设计
• 4.2 雷管装填线气动控制系统软件设计
• 4.3 小结
• 第五章 系统上下控制层间的通讯研究
• 5.1 系统网络的拓扑结构
• 5.2 系统网络的通讯方式
• 5.3 系统网络的数据传输标准—RS-232 和RS-485
• 5.4 系统网络通信的数据格式
• 5.5 系统网络的通信命令格式
• 5.6 现场通讯的优化实验研究
• 5.6.1 系统网络中主站—上层工业控制计算机的通信实现
• 5.6.1.1 Windows 系统下的串口通信
• 5.6.1.2 基于 VB 开发串口通信的方法
• 5.6.2 系统网络中从站—下层 PLC 的通信实现
• 5.7 现场实验与分析
• 5.7.1 实验方案
• 5.7.2 实验结果对比分析
• 5.7.3 现场通讯实现
• 5.8 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢