轧辊激光表面处理设备控制技术与方法的研究

论文摘要

随着科学技术的进步,激光材料处理技术越来越多的被应用于工业现场,以提高材料处理的质量和效率。其中以对材料表面的激光强化和激光毛化应用最为广泛。本项目根据要求设计了一种在一次装夹中实现对轧辊进行毛化和强化两种处理的系统,并详细阐述了该系统中控制方法的设计与实现过程。首先,从整体上阐述了轧辊激光表面处理设备的组成,分别介绍了激光器部分、外光路部分、机床机械部分、机床数控部分、激光器冷却循环系统部分。详细阐述了机床数控部分的结构与组成。其次,基于相应的控制要求,将轧辊激光表面处理设备分为毛化和强化两个部分,并提出了总体控制方案。然后针对毛化部分和强化部分的不同的技术要求对各个子部分进行了分析,在分析的基础上基于控制原理设计了毛化和强化的各子部分的控制器。接着,在MATLAB/simulink工具包中对前面的控制方案中的各部分进行了建模,加入相应的输入信号以后对各部分进行了仿真,并分析仿真结果,提出了控制方案存在的问题。然后,设计了轧辊激光表面处理设备控制方法的实现方法,选择了可配置的西门子840D控制系统作为控制实体,详细的阐述了控制方案中PLC模块的组态,并分配了相应端口的地址,并结合STEP7设计了控制方案的软件实现。最后,对全文内容进行了总结,并对后期工作做出了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 关键技术
• 1.5 课题研究的主要内容
• 2 轧辊激光表面处理设备结构组成与技术要求
• 2.1 轧辊激光表面处理设备总体结构
• 2.2 技术要求
• 2.3 本章小结
• 3 轧辊激光表面处理设备控制方法研究
• 3.1 轧辊激光表面处理设备总体控制方案
• 3.2 轧辊激光表面处理设备控制要求分析
• 3.3 控制器设计
• 3.4 本章小结
• 4 轧辊激光表面处理设备控制方案仿真分析
• 4.1 仿真工具
• 4.2 控制方案在simulink 中建模
• 4.3 系统仿真
• 4.4 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 轧辊激光表面处理设备控制方案实现方法
• 5.1 控制方案硬件设计
• 5.2 PLC 的软件结构设计
• 5.3 PLC 中的控制方案实现
• 5.4 本章小结
• 6 全文结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献