输送带疲劳强度实验台控制系统的研究

论文摘要

钢丝绳芯输送带是最具代表性的高强力输送带,适合长距离、大运量、高速度的现代化输送的需要。整条输送带是通过硫化处理的方式连接在一起,所以每条带至少有一个接头,而接头部分是输送带中最薄弱环节,其强度要低于输送带的额定强度,由输送带接头破坏引起输送停滞造成的损失往往比安装输送带接头所投入的资金还要高。此外,提高接头的疲劳强度有助于降低输送带的安全系数,对降低生产成本有着重要的意义。首先阐述了影响接头疲劳强度的五个主要因素,详细分析了与输送带本身有关的三个影响因素。针对影响因素中涉及到的性能参数,设计出了输送带接头疲劳强度测试实验台,并对实验台的硬件设备进行了合理的选型。该实验台能够调节张力的变化范围,测试运行过程中加载的张力值,记录运行的应力循环次数,能够检测带速的大小,同时对液压驱动系统的工作压力和油温进行检测。采用Fuzzy-PID控制策略分别对电动机变频调速系统和液压同步驱动系统进行了建模,并用Simulink进行了仿真,在系统模型不十分精确的情况下,实现对系统的精确控制,同时与传统的PID控制算法进行比较,分析两者的区别。实验台的控制系统基于西门子S7300,通过分析系统的实现功能,对PLC的主要配置进行了合理的选择。运用STEP7编程软件对系统的运行进行编程控制,PLC与HMI之间通信通过组态软件Wincc flexible实现。同时根据国家橡胶输送带参数采集标准制定了详细的实验方法,对试样制作、动载实验、静载实验、结果评定等进行了详细的说明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 接头疲劳强度测试方法分析
• 2.1 测试接头疲劳强度的目的
• 2.2 输送带的安全系数
• 2.3 影响接头疲劳强度的主要因素
• 2.3.1 接头的结构和疲劳强度
• 2.3.2 伸长、等级降低与接头疲劳强度
• 2.4 输送带接头强度实验台的设计
• 2.4.1 实验台功能需求分析
• 2.4.2 实验台结构模型设计
• 第3章 实验台的硬件设计
• 3.1 实验台的结构组成
• 3.1.1 系统的机械结构
• 3.1.2 驱动装置
• 3.1.3 信号检测装置
• 3.1.4 控制系统
• 3.2 实验台主要元件的选择
• 3.2.1 电动机驱动系统的部件选择
• 3.2.2 液压系统各部件的选择
• 第4章 实验台Fuzzy-PID控制策略的研究
• 4.1 Fuzzy-PID控制理论
• 4.1.1 PID控制器原理
• 4.1.2 PID参数的整定方法
• 4.1.3 Fuzzy控制器的设计方法
• 4.2 变频控制系统Fuzzy-PID控制器设计与仿真
• 4.2.1 变频控制系统数学模型的建立
• 4.2.2 Fuzzy-PID控制器的设计与仿真
• 4.3 液压伺服系统Fuzzy-PID控制器设计与仿真
• 4.3.1 液压同步控制系统
• 4.3.2 液压同步控制系统数学模型的建立
• 4.3.3 Fuzzy-PID控制器的设计与仿真
• 第5章 实验台控制系统PLC的设计与实现
• 5.1 PLC概述
• 5.1.1 PLC的产生及发展趋势
• 5.1.2 西门子S7-300系列PLC简介
• 5.2 PLC控制系统的硬件设计
• 5.2.1 电控系统要实现的主要功能
• 5.2.2 PLC的组成及电路设计
• 5.3 控制系统的软件设计
• 5.3.1 STEP7软件的介绍
• 5.3.2 实验台监控系统的设计
• 5.3.3 程序的调试与修改
• 5.4 PLC与HMI设备的通信
• 第6章 输送带接头疲劳强度测试
• 6.1 试样的制作
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 循环载荷范围的确定
• 6.2.2 动载实验
• 6.2.3 静载实验
• 6.3 结果评定
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢