基于PLC的自动收丝系统的设计

论文摘要

光子晶体光纤因为具有一系列新颖的特性如无限单模传输特性、零色散波长可调、极强的非线性效应以及很低的弯曲损耗,引起越来越多研究人员的高度注意。光子晶体光纤的应用和理论分析已经有了大量的成果,但是关于其制备技术却一直难以取得突破性的进展。本文根据现有的光纤拉丝塔设备以及现有的光纤制备条件,从方便性及实用性的角度出发,设计了一套符合自身条件的光纤拉丝塔自动收丝系统。整个系统由西门子系列S7-200可编程序控制器做为控制核心。改造以后,可以实现整个制备过程及缠绕的自动化控制,将人力从复杂的制备和缠绕过程中解脱出来,提高生产效率,改善制备及缠绕环境。在文中,主要对两个方面进行设计。首先,是对于光纤毛细管的操作,由以前的全部由人手工操作改为自动控制系统。光纤毛细管从光纤拉丝塔下来以后由光电编码器测量长度,当达到设定长度时,由可编程序控制器开启二氧化碳激光器,让激光剪切光纤毛细管。剪切下来的光纤毛细管自动掉入设计的光纤收集器中,通过更换不同形状的收集器,可以实现不同形状光纤的排布。运行过程中可以改变设定长度,显示切割次数及当前长度,当光纤毛细管的数量达到事先计算数量时,取下光纤收集器进行排布。其次是实现光纤的自动缠绕,设计了硬件控制系统和缠绕装置。硬件由模拟量采集模块来处理张力传感器输入的张力信号,由可编程序控制器对模拟量模块的信号进行操作和计算,模拟量输出传给变频器,变频器可以实现对电机速度的控制,以实现光纤的精密缠绕。最后对整个系统的软件进行设计并通过仿真调试,整个系统设计完成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.2 自动收丝系统的控制要求
• 1.3 自动收丝系统的方案确定
• 1.4 论文的研究内容及结构安排
• 第2章 PLC 硬件与程序设计基础
• 2.1 PLC 的基本结构
• 2.1.1 中央处理单元
• 2.1.2 存储器
• 2.1.3 输入/输出单元
• 2.1.4 电源、编程工具
• 2.1.5 智能单元
• 2.2 PLC 的工作原理
• 2.2.1 读取输入
• 2.2.2 执行用户程序
• 2.2.3 通信处理及CPU 自诊断测试
• 2.2.4 修改输出
• 2.2.5 中断程序及立即I/O 的处理
• 2.3 PLC 的选择
• 2.4 PLC 的编程基础
• 2.4.1 西门子57-200 PLC 的编程语言
• 2.4.2 梯形图程序设计方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 PCF 预制棒制备过程的改进
• 3.1 引言
• 3.2 系统整体硬件设计
• 3.3 PLC 的CPU 型号的选择
• 3.4 定长测量
• 3.5 二氧化碳激光器切割
• 3.6 显示设置
• 3.7 收集及排布
• 3.8 本章小结
• 第4章 光纤自动缠绕的硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 缠绕机整体设计
• 4.3 控制系统整体硬件设计
• 4.4 模拟量模块的选配
• 4.5 变频器的选配
• 4.5.1 变频器概述
• 4.5.2 变频器选型
• 4.6 张力传感器
• 4.7 本章小结
• 第5章 自动收丝系统的软件设计
• 5.1 编程软件介绍
• 5.2 子程序的编写与调用
• 5.3 收丝系统软件设计基本功能块
• 5.3.1 高速计数器
• 5.3.2 模拟量控制
• 5.3.3 PID 控制
• 5.3.4 显示电路
• 5.4 系统软件总体设计
• 5.5 系统软件调试
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介