基于PLC的视觉反馈液压分钢机运动控制的研究

论文摘要

棒材自动计数一直是棒材生产企业没有解决好的难题。目前企业主要靠人工来完成棒材的计量任务,有时对一批棒材需要定期计数、核实,工作量很大,工人长时间的人工计数,会引起体力疲劳,产生较大的误差。因此,开发棒材的自动计数系统是一个迫切需要解决的问题。本论文的研究主要是来源于棒材生产工程项目,即所自主设计的设备——视觉反馈液压分钢机。论文主要围绕分钢机如何找寻分钢位置、确定分钢点再而进行分离的实时在线控制。液压系统采用电液比例阀、换向阀、液控单向节流阀再结合PLC进行复合控制。内容首先论述了目前国内外分钢系统方面的研究状况和进展。通过对系统的简介及方案分析,从工程上详细论述了控制方案的可行性及达到控制精度的原因,并计算了各方面的参数。然后,以流体力学和经典控制理论为基础,建立了分钢机水平液压系统的数学模型,并详细的分析了系统的动、静态特性和参数对系统性能的影响。利用所建立的数学模型,对系统进行了仿真分析,为了提高系统的动态特性能,对系统进行了自适应控制方案的设计。通过对控制规律的研究,从理论上找到提高系统位置精度的方法。利用Matlab与Simulink的仿真,并取得了满意的效果。要在现有设备基础上,应用现代兴起的各种高级控制方法,提高控制系统控制精度,只有把反馈接口接入PLC,组成一个实际的计算机控制系统,这种控制系统与连续控制系统相比较,具有明显的优势。为生产线上进行如何快速找出分钢点提供了理论依据,从而解决这一极为困难的问题。最后,将应用PLC对各个部件进行连接,形成了以PLC为核心控制器的在线分钢机控制系统。总体上来讲,本课题的研究具有较强的理论与工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 棒材计数分钢系统国内外研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 系统主体的简介
• 1.3.1 基于视觉反馈的控制
• 1.3.2 液压传动技术的应用
• 1.3.3 PLC控制系统的发展和应用
• 1.4 论文的研究内容与组织结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 分钢系统总体方案设计
• 2.1 生产现场工况介绍
• 2.1.1 现场分钢的流程及方案
• 2.1.2 视觉反馈分钢系统结构
• 2.2 方案的确定
• 2.2.1 方案的比较
• 2.2.2 视觉反馈挡板式分钢
• 2.2.3 视觉反馈速度差推进分钢
• 2.2.4 视觉反馈方案的确定
• 2.3 分钢系统的硬件构成介绍
• 2.3.1 视觉采集端的硬件选择
• 2.3.2 分液压机的硬件三维模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 分钢机液压系统和数学模型的建立
• 3.1 分钢机的液压系统
• 3.2 分钢机的液压动力机构
• 3.2.1 控制阀的负载流量方程
• 3.2.2 水平液压缸的流量连续性方程
• 3.2.3 水平液压缸和负载的力平衡方程
• 3.2.4 液压系统机构的传递函数及其简化
• 3.3 电液比例阀与比例放大器
• 3.4 比例阀阀控缸系统的简化模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统参数的选定以及仿真特性分析
• 4.1 液压系统仿真概述
• 4.2 液压系统中参数的选定
• 4.2.1 系统参数的数值量化
• 4.2.2 系统仿真模型的实现
• 4.3 分钢系统特性分析
• 4.3.0 系统的稳定性分析
• 4.3.1 系统的响应特性分析
• 4.3.2 系统的误差分析
• 4.4 视觉采集区间量的的确定
• 4.5 本章小结
• 第5章 分钢控制系统硬件与软件设计
• 5.1 分钢系统的硬件架构
• 5.2 分钢系统的电路设计
• 5.2.1 分钢机电气控制系统方案设计
• 5.2.2 油泵电机电路的设计
• 5.3 分钢系统的PLC控制设计
• 5.3.1 PLC系统的基本组成及工作原理
• 5.3.2 选择PLC控制的优势
• 5.3.3 PLC控制系统设计的基本要求
• 5.3.4 I/O点数的确定和PLC机型的选择
• 5.3.5 PLC软件的设计
• 5.4 利用Visual Basic设计的现场显示界面
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢