真空成型机控制系统的设计与开发

论文摘要

真空成型机是一种采用热成型工艺对冰箱内胆进行加工生产的大型设备。成型机的设计和制造涉及了控制理论、热成型工艺学、材料学、红外辐射、热传导、总线通信、气压液压传动以及机械传动等多学科的知识,是多学科知识交叉和融合的集中体现。长期以来,我国塑料加工成型机的技术水平一直落后于日本、美国、德国等国家。虽然我国也能进行成型机的设计和生产,但是在设备的自动化程度、安全性、稳定性和速度等指标上还远达不到欧美日等国家的水平,这使得国内高端成型机的市场长期被国外几大品牌所占据,造成了大量的外汇开支。针对当前我国行业比较齐全,但是整体技术水平不高的现状,国家提出了建设创新型社会的号召,鼓励对国外的先进技术进行消化吸收再创新,以改变我国各行业大而不强的现状。本课题就是在这种大环境下进行实施的。本文针对真空成型机的技术改造主要进行了如下几方面的研究:(1)通过对四工位真空成型机的工艺流程有了较好的掌握,明确了其中复杂的逻辑控制关系,并在程序中予以了体现。(2)根据系统的功能要求对可编程序控制器进行了选型,对系统和网络进行了重新架构;根据四工位真空成型机机械结构的特点,将PROFIBUS现场总线和分布式IO引入系统,大大提高了数据在各个对象之间的传输速度;并根据设备工艺情况,对PLC程序进行优化和结构化设计,便于日后维护;重新开发了上位监控软件,使上位操作界面更友好更实用。(3)对四工位真空成型机原有的温度控制系统进行了改造,提出了新的温度控制原理,将双闭环和串级控制引入温度控制系统,改善了设备的加热性能。(4)结合传热学、红外辐射等知识,通过建立在定量计算基础上的理论研究,从加热器点火率与辐射能的关系以及加热瓦辐射能对片材的影响等方面进行了详细的分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 前言
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外现状
• 1.3 本课题研究的内容及目标
• 第二章 工艺流程及控制要求
• 2.1 项目概况
• 2.2 工艺流程
• 2.2.1 成型工艺介绍
• 2.2.2 真空成型机工艺介绍
• 2.3 控制要求
• 第三章 控制系统设计及硬件实现
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.1.1 系统设计原则
• 3.1.2 设计思想
• 3.2 控制系统概述
• 3.3 成型机现场控制信号统计
• 3.4 硬件选型
• 3.4.1 国内工业自动化行业简述
• 3.4.2 硬件选型的基本原则
• 3.4.3 硬件选型
• 3.5 控制系统网络设计
• 3.5.1 控制系统网络架构
• 3.5.2 网络实时性分析
• 3.6 交流拖动在本系统中的应用
• 3.6.1 三相异步电机的变频拖动
• 3.6.2 三相异步电机的紧急制动
• 3.6.3 单相异步电机在本系统中的应用
• 第四章 控制系统软件设计
• 4.1 控制系统程序设计
• 4.1.1 系统硬件组态
• 4.1.2 程序各部分介绍
• 4.1.3 多编码器信息采集的程序设计
• 4.2 上位组态程序设计
• 4.2.1 上位组态软件的选型
• 4.2.2 组态王与S7-300PLC之间的通信配置
• 4.2.3 组态王应用程序设计
• 第五章 液压系统
• 5.1 液压系统概述
• 5.2 液压控制阀
• 5.2.1 电液比例换向阀
• 5.2.2 压力控制阀
• 5.3 成型机液压回路分析
• 第六章 数控伺服系统
• 6.1 数控装置CNC
• 6.1.1 CNC装置的功能
• 6.1.2 CNC装置的分类
• 6.1.3 CNC加工程序
• 6.2 可编程机床控制器PMC
• 6.3 伺服驱动系统
• 6.3.1 伺服系统分类
• 6.3.2 交流伺服电机
• 6.3.3 交流伺服驱动
• 6.3.4 脉冲编码器
• 第七章 温度控制系统
• 7.1 加热器及SSR驱动
• 7.2 温度控制原理
• 7.2.1 原系统的温度控制
• 7.2.2 改造后系统的温度控制
• 7.3 关于加热过程中的热传递分析
• 7.3.1 加热瓦点火率与辐射功率的关系
• 7.3.2 片材对加热瓦热辐射能吸收过程的分析
• 结束语
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表