高速制袋机控制系统的研究

论文摘要

近年来，包装袋已成为商品生产过程中的必需品。随着人们生活水平的不断提高，包装袋的需求量不断扩大。而控制系统则是提高制袋效率、保证制袋质量的关键。论文首先分析了制袋机总体的方案设计，根据制袋机的工作原理，制袋过程的协调动作和性能参数指标，说明了高速制袋机控制系统的构成。其硬件系统选用了混合信号微处理器C8051F340MCU，含有开关量输入电路，开关量输出电路，模拟量输出电路，电机信号驱动输出电路和触摸屏通信的RS232电路等。通过高速制袋机定长、定位控制的工作过程，重点研究了伺服电机升降速曲线规律，分析比较了直线、三角函数和指数等电机升降速曲线的优缺点，并将各升降曲线嵌入到高速制袋机控制系统中，在某厂伺服电机制袋机上进行实验分析，最后选定了带缓冲的指数梯度曲线，使制袋机获得较好的高速制袋性能，保证定长封切和光电眼追踪准确，且使制袋噪音减小。牵引送料张力的稳定，是保证薄膜牵引平整、不变形的关键。试验中对张力浮动辊的控制算法进行了研究。得出只有牵引和送料两伺服电机同时启停，减小浮动辊的上升下降幅度，才能保证张力平稳，进行高速制袋。人机交互界面是设备重要的组成部分，通过触摸屏可以完成制袋参数的设定，实时信息，报警提示等内容。触摸屏采用串口与控制系统进行通信，并利用C语言完成了可视化高速制袋机人机交互界面的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题意义
• 1.2 制袋机的水平和国内外现状
• 1.2.1 制袋机在该领域的水平
• 1.2.2 国内外研究动态
• 1.3 制袋机的发展趋势
• 1.4 课题的研究内容和实施方案
• 第二章 高速制袋机控制系统总体方案设计
• 2.1 制袋机工作原理
• 2.2 切刀定位设计
• 2.3 制袋过程的协调控制
• 2.4 性能指标
• 第三章 高速制袋机控制系统的硬件设计
• 3.1 微控制器模块设计
• 3.1.1 C8051F 系列单片机介绍及特点
• 3.1.2 复位电路
• 3.1.3 CPU 供电电路
• 3.2 传感器输入电路
• 3.3 主电机控制模块
• 3.3.1 0～10V 模拟信号输出电路
• 3.3.2 主变频器的选择
• 3.4 伺服电机控制模块
• 3.4.1 隔离单元
• 3.4.2 伺服电机和驱动器的选择
• 3.5 同步电机驱动模块
• 3.6 继电器输出模块
• 3.7 串口通讯电路
• 第四章 高速制袋机控制系统的软件设计
• 4.1 主电机控制
• 4.2 伺服电机控制
• 4.2.1 伺服电机的升降速曲线
• 4.2.1.1 加减速控制方式
• 4.2.1.2 加减速控制算法
• 4.2.1.3 加减速曲线软件实现
• 4.2.1.4 试验结论
• 4.2.2 两伺服电机脉冲计算
• 4.2.3 定长、定位牵引
• 4.3 浮动辊控制算法
• 4.4 制袋机的高位停止控制
• 4.5 FLASH 存储器
• 4.5.1 FLASH 擦除
• 4.5.2 FLASH 写
• 第五章 高速制袋机人机界面的设计与实现
• 5.1 触摸屏介绍及原理
• 5.1.1 触摸屏简介
• 5.1.2 触摸屏原理
• 5.1.3 触摸屏的选型
• 5.2 触摸屏程序编写
• 5.2.1 触摸屏界面的设计
• 5.2.2 程序编写
• 5.2.3 界面设计说明
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢