基于Trio的夹砂玻璃钢管缠绕机控制系统研制

论文摘要

夹砂玻璃钢管道是20世纪70年代在世界上出现的一种新型管道,是以玻璃纤维、热固性塑料及石英砂为主要原材料采用一定的工艺方法所制造而成。纤维缠绕机是夹砂玻璃钢管生产工艺中的关键设备,早期的缠绕机为机械式缠绕机,随着现代计算机技术和控制技术的发展,开始将计算机控制技术应用于纤维缠绕机,从而产生了微机控制型缠绕机,这是缠绕机设备和技术上的一次飞跃。本文主要分析夹砂玻璃钢管缠绕机控制系统的系统组成,确定了缠绕控制系统要求。讨论了玻璃钢管道缠绕线型、缠绕规律和缠绕线型误差产生原因,并给出了相应的数学模型,提出了简化的缠绕方式,分析了缠绕加工工艺。分别选用变频控制系统和伺服控制系统作为夹砂玻璃钢管缠绕机主轴和小车的驱动控制系统。结合Trio运动控制器,设计了速度控制方式和位置伺服系统的控制算法。以小车为控制对象,主轴采用速度闭环,小车采用半闭环位置伺服系统。从而构建了基于Trio运动控制器的夹砂玻璃钢管缠绕机控制系统。采用Trio BASIC语言编制运动控制软件,实现对伺服电机的精确位置控制,实时性好,设计了针对缠绕规律的电子齿轮和轴链接函数,并进行了封装,极大的方便了用户。Visual C++软件编制了在Window XP环境下的夹砂玻璃钢管缠绕机控制系统的软件,操作方便、人机交互性能好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的与意义
• 1.3 纤维缠绕机的发展现状和趋势
• 1.3.1 国外纤维缠绕机的发展概况
• 1.3.2 国内纤维缠绕机的发展概况
• 1.3.3 国内外夹砂纤维缠绕机的研究现状总结
• 1.3.4 纤维缠绕机的发展趋势
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 夹砂玻璃钢管道缠绕系统设计分析
• 2.1 缠绕机总体结构
• 2.1.1 缠绕机机械本体组成
• 2.1.2 缠绕机控制系统组成
• 2.2 玻璃钢管道缠绕控制系统原理和结构分析
• 2.3 缠绕运动控制方案
• 2.4 位置伺服系统基本结构类型比较
• 2.5 位置伺服系统的控制性能指标
• 2.6 本章小结
• 第3章 缠绕规律的研究和加工工艺设计
• 3.1 纤维缠绕的基本原理
• 3.2 夹砂玻璃钢管道缠绕规律分析
• 3.2.1 机械式缠绕机的缠绕规律分析
• 3.2.2 微机控制缠绕机缠绕规律的分析
• 3.2.3 夹砂玻璃钢管道的缠绕规律分析
• 3.3 夹砂玻璃钢管道的缠绕加工工艺设计
• 3.3.1 夹砂玻璃钢管道的加工参数设计
• 3.3.2 运动控制参数设计
• 3.3.3 缠绕加工运动规划
• 3.3.4 玻璃钢管缠绕运动规划
• 3.3.5 缠绕过程中速度、加速度规划
• 3.3.6 缠绕过程中端部停留角的处理
• 3.4 本章小结
• 第4章 缠绕机控制系统设计
• 4.1 缠绕运动控制方案
• 4.2 速度位置控制模块
• 4.3 系统硬件结构的设计
• 4.3.1 运动控制模式
• 4.3.2 控制算法
• 4.3.3 伺服控制
• 4.3.4 开关量输入输出模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 缠绕部分控制系统软件设计
• 5.1 控制软件的整体规划
• 5.2 缠绕机控制系统软件设计
• 5.3 控制软件的关键技术分析
• 5.3.1 断电备份再加工
• 5.3.2 缠绕数据和图形实时显示
• 5.4 缠绕机控制界面
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间所发表的学术论文
• 致谢