基于NUM1020数控系统的缠绕机控制系统设计

摘要

随着社会的不断发展，在太空探测、深海勘探等极端环境下的研究也在不断深入，纤维缠绕制品以其强度高、耐腐蚀且质量稳定等优点得到广泛应用，生产纤维缠绕制品的核心设备即纤维缠绕机，传统的缠绕机控制系统大多采用工控机和运动控制器的上下位机结构，稳定性差，生产效率低。本文所设计的缠绕机控制系统采用 NUM1020数控系统作为核心控制器，控制性能稳定可靠并且大大提高了缠绕精度，通过编写并存储不同管件的加工程序，可以极大的提高生产效率。
　　本文以压力容器为模型对超前和滞后的缠绕线型进行分析，并将其应用到压力容器的壁厚分布设计算法中，结合壁厚分布的Classical算法、Exact算法以及 Flat算法各自的优点，本文提出一种多项式逼近的容器壁厚优化设计算法，既能保证压力容器单层缠绕时的线型准确，同时也保证了缠绕过程层与层之间的重复性。
　　控制系统的硬件系统采用 NUM1020数控系统作为上位机核心控制器，下位机采用西门子6SE70变频器驱动伺服电机，对变频器的主控模块 CUVC电路进行深入研究，确定本设计采用由一台变频器分时驱动两台主轴伺服电机，然后分别进行主轴驱动电路设计、编码器分时反馈电路设计以及安全继电器的电路回路设计。对控制系统的软件系统采取前后台式的程序设计，包括自动、半自动和手动的操作模式设计，故障诊断及显示模块的G代码程序编写，以及不同类型的缠绕管件的加工程序的编译。最终经过现场试验以及实际的生产检验，本文提出的多项式逼近的壁厚分布算法可以保证缠绕时纱线既不压纱也不分缝，通过对实验数据的分析处理得出控制系统的重复精度达到0.2mm，符合设计标准，满足生产需求。

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第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外纤维缠绕技术的发展现状和趋势

1.3 主要研究内容

第2章 缠绕规律分析及壁厚分布算法设计

2.1 纤维缠绕规律分析模型

2.2 纤维缠绕线型分析

2.3 层压板上的壁厚分布

2.4 本章小结

第3章 缠绕机控制系统硬件设计

3.1 控制系统总体方案设计

3.2 缠绕机控制系统硬件设计

3.3 缠绕机控制系统主要硬件介绍

3.4 缠绕机控制系统硬件电路设计

3.5 本章小结

第4章 缠绕机控制系统软件设计

4.1 缠绕机控制系统软件总体设计

4.2 缠绕机控制系统前后台软件设计

4.3 缠绕机控制系统PLC程序设计

4.4 复合材料缠绕成型实验

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文