软光缆生产线紧包光纤放线装置张力控制系统设计

摘要

软光缆在生产过程中光单元经常出现问题，这严重影响了软光缆的产品质量和合格率，经分析主要是因为紧包光纤放线装置张力控制系统存在问题。紧包光纤放线装置张力控制系统包括张力感应机构和张力控制方式两个方面，由于各设备厂家的设计思路不同所以张力的控制效果也不相同，但系统的控制方式都毫无意外的选用了PID控制。这种控制方式在生产线速度波动不大的情况下制能够很好的满足张力的控制要求，但在速度波动较大的情况下张力就不能很好的满足控制要求，因而我们需要探索新的控制方法进行控制。另外，为方便工人对系统进行操作和了解放线装置的的实际运行情况，需要对系统的数据、实时曲线和历史曲线等进行监控，同时为方便故障的查找还需要对故障报警记录进行显示。
　　根据调研生产线的速度变化和紧包光纤所受的实际张力之间是一种非线性关系，想要建立数学模型比较困难，因而课题提出了PID控制和模糊控制构成的双模控制方案。即在生产线速度波动不大的情况下采用PID控制，在生产线速度波动较大的情况下采用模糊控制。硬件的选择坚持了高性价比的原则，既保证了系统的性能又降低了设备的制造成本。同时，课题以西门子的S7-300型PLC进行了控制系统的软件设计，软件设计通过模块化的结构进行，既方便了程序的设计也方便了系统的调试工作，它是控制方案实现的基础。另外，为方便设备的操作和系统监控，课题还通过组态王6.52软件设计了监控界面，这也为今后企业实行信息化管理奠定了基础。
　　本课题的成功研究很好的解决了紧包光纤放线张力的控制问题，对软光缆产品合格率的提高起了很大的帮助，既节约了厂家的生产成本，也节约了社会资源。同时有助于提高软光缆的生产效率，因为放线装置不必担心高速下产生的波动对紧包光纤放线放线张力的控制产生影响。其次，对其它光纤、光缆和电缆设备张力的控制系统性能的提高起到了一定的借鉴作用。

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第一章 绪论

1.1 课题的来源

1.2 紧包光纤放线装置张力控制系统的现状及分析

1.3 课题研究的意义

1.4 论文的主要内容

第二章 系统的设计方案

2.1 紧包光纤放线装置的操作规程

2.2 紧包光纤放线装置张力控制要求

2.3 紧包光纤放线单元张力控制方案

2.4 隶属函数的确定及语言变量赋值表的建立

2.5 模糊规则库的建立及清晰化方法确定

2.6 模糊控制器查询表的设计

2.7 本章小结

第三章 紧包光纤放线装置张力控制系统的硬件设计

3.1 硬件选型原则

3.2 控制系统的硬件设计方案

3.3 控制系统通讯网络结构的选取

3.4 硬件的选择

3.5 本章小结

第四章 紧包光纤放线装置的软件设计

4.1 软件设计需达到的控制要求

4.2 STEP 7软件简介

4.3 SIMTIC管理器中的硬件组态

4.4 紧包光纤放线装置张力控制系统的程序设计

4.5 本章小结

第五章 上位机监控系统的制作

5.1 组态王软件概述

5.2 系统的监控界面功能

5.3 系统监控界面的设计

5.4 安全机制

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

附录A 伺服控制系统接线图

附录B 牵引变频器接线图

附录C 整个控制系统的I/O图

附录D PID调节子程序

附录E 模糊控制程序

个人简历

攻读硕士学位期间发表的论文

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