高速重离子探测带设备张力控制系统的实现

摘要

开放式数控系统解决了传统的数控系统间彼此不兼容、数控系统难以进行结构改变和功能扩展的问题，已经成为当前数控系统发展的必然趋势。 我们设计的重离子探测带设备与一般的数控系统和张力控制系统不同，采用现成的数控系统与张力控制设备无法完成所需的控制任务。只能根据工艺和功能的要求和其过程控制的特殊性，设计整体硬件构架和应用程序。 本文通过对开放式数控系统和张力控制系统的理论研究，并通过选择各种硬件，实现对高速传送带设备的高速、高精度控制。为了实现这样的性能要求，我们采用PC机和运动控制卡实现对伺服电机的调速控制。本文的主要工作总结如下： （1）通过对伺服电机、运动控制卡、张力控制系统等的理论研究，对PC机控制的开放式数控系统与张力控制系统有了更深层次的理解和认识。同时，通过该系统的设计和制造，为我国的近代物理的进一步研究提供有力的平台。 （2）根据高速高精度的带传送设备对硬件的要求，深入研究了伺服电机和驱动器的性能，以及各个厂家伺服电机的性能区别和有关情况，并且根据实际情况选择了合适的伺服电机与运动控制卡，满足薄带在高速、高精度数控系统的要求。 （3）根据实际要求，及配线要求，设计电路图。 （4）通过机械各运动部件动作和薄带高速运行特性的详细分析，根据工艺的特殊要求，运用模糊PID控制原理[1]，设计张力伺服控制系统，编制实际应用程序，将高速重离子探测带设备带速提高到10m/s的同时，较好的实现了高速起停，拉带收放带协调正常运行，避免频繁断带停机造成的浪费（核束流发生每分钟费用较高，开机试验后要求连续运行不停机）与重新穿带给试验带来的麻烦，更是为探测更短衰变周期的重离子提供了有力的平台。 （5）该套设备设计的报警程序，无论是拉带过程中断带，还是在放带结束后，都能使收放带电机和拉带电机使能关闭，防止传送带进入真空盒中，并有效实现了安全保护机械部分的作用。较好的解决了以前带传送设备断带后出现的电机停不住，传送磁带进入真空盒以后再穿带浪费试验时间等问题。 在上述研究成果及相关理论的基础上，进行了硬件软件的调试运行，达到预期的效果。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景

1.2课题的研究意义

1.3国内外的研究近况

1.3.1国内近况

1.3.2国外近况

1.4本课题工作

第2章开放式数控系统与张力控制系统

2.1开放式数控系统的概念

2.2开放式数控系统的国内、外现状及其特点

2.2.1开放式数控系统的国内、外研究的进展

2.2.2开放式数控系统的特点

2.3几种基于PC的开放式数控系统的比较

2.4张力控制

2.4.1张力控制的主要类型和特点

2.4.2张力检测的主要方式

2.4.3张力控制的应用

2.5几种带传送设备的比较

2.6本章小结

第3章系统硬件设计及控制电路设计

3.1系统硬件设计原则

3.2系统控制和工艺流程

3.3系统总体结构设计

3.4系统工作原理

3.5系统硬件的选择

3.5.1伺服电机选取

3.5.2运动控制卡选取

3.6系统控制电路的设计

3.6.1电源设计

3.6.2伺服电机与伺服驱动电路设计

3.6.3运动控制器与伺服驱动电路设计

3.6.4 I/O与操作面板按钮及指示灯的连接

3.6.5收、放带电机限位信号保持电路设计

3.7本章小结

第4章模糊自适应PID控制的设计

4.1 PID控制理论

4.2模糊控制理论

4.3模糊自适应PID控制的设计

4.3.1模糊自适应PID控制

4.3.2模糊自适应PID控制设计步骤

4.4本章小结

第5章控制软件设计

5.1 Visual C++6.0的特点

5.2界面及程序设计

5.2.1进入系统界面设计

5.2.2功能选择界面设计

5.2.3点动界面设计

5.2.4运行界面设计

5.3本章小结

第6章系统运行调试

6.1系统运行调试

6.1.1系统运行主要参数的确定

6.1.2系统运行硬件运行部分

6.1.3系统运行界面输出部分

6.1.4系统拉带运行波形输出部分

6.2本章小结

总结和展望

参考文献

致 谢

附录