管材同步追剪控制系统的研究与设计

摘要

当前国内企业的制管机大多采用夹紧动态切割方式，这种方式存在的缺点有:定位精度不高，成本高、效率低，切台与管材一起运动时存在相对滑动，夹紧装置容易对管材造成外形的损伤等。切割误差一般在±5mm左右。基于当前工业制管机面临的这些问题，本文设计了一种追剪动态切割控制系统，在切锯进行切割时，切台与管材之间同步运动，相对静止切割，大大提高了切割的精度，精度可以达到±1mm。 首先根据企业对管材的加工要求，研究了多种管材切割方式，对其优缺点进行了可行性分析，得出了追剪系统的总体方案。为了实现动态追剪切割，方案选用内置电子凸轮的运动型PLC—20PM00D作为主控制器来生成追剪曲线。追剪曲线分为五个阶段，其中最重要的就是在同步区内实现切台与管材速度的高度一致性。通过对追剪参数进行分析与设计，最终确定了同步动态追剪数学模型。通过软件PMsoft2.0对算法进行编程，采用公式法来生成追剪曲线。其次是系统平台的搭建，按控制精度与驱动功率等参数要求对系统中各种电气与机械装置进行了选型设计。另外在系统的搭建中，引入自动控制理论来保证系统的切割精度，通过双闭环控制提高了系统切割的精度。最后，编写满足控制要求的控制程序和触摸屏应用程序并上机调试，对系统误差来源进行分析与归类，通过模拟调试与现场调试，对系统误差进行了补偿与修正，通过误差理论对影响精度的误差进行综合分析，结果表明低速动态同步追剪系统控制误差小于±1mm。 通过合理的设想和科学的设计，这种同步追剪切割方式具有定位精度高，无相对滑动，切口平滑等特点，保证了切割精度，提高了成品率，降低了成本。在未来市场中有着较广阔的应用前景。

目录

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摘要

1．1课题背景与选题依据

1．2课题研究目的与理论意义

1．3主要研究内容

1．4拟解决的关键问题与创新点

第2章追剪系统的研究与方案设计

2．1管材切割的分类

2．1．1静态切割

2．1．2动态切割

2．1．3追剪切割

2．2追剪切割系统设计方案

第3章追剪机电系统的设计

3．1电控系统选型设计

3．1．1控制器的选型

3．1．2光栅尺与光电编码器的选型

3．1．2伺服驱动器与电机的选型

3．2机械装置的选型设计

3．2．1导轨丝杠的选型

3．3电控系统的接口电路设计

3．3．1输入电路设计

3．3．2输出电路设计

3．3．3电机驱动模块的设计

3．3．4人机接口模块设计

3．4主控电路设计

第4章运动参数的计算与追剪曲线的生成

4．1追剪系统参数计算

4．1．1追剪参数说明

4．1．2追剪参数计算

4．2运动参数计算

4．2．1钢带运行速度和位移的计算

4．2．2切台位移与速度的计算

4．3追剪曲线的生成

4．3．1追剪控制软件流程

4．3．2追剪曲线的设计

第5章系统调试与误差补偿

5．1模拟调试与实验分析

5．1．1机械装置调试

5．1．2软件调试

5．1．3模拟测试

5．2误差来源

5．3实验调试与误差补偿

5．3．1输入端调试和误差补偿

5．3．2输出端调试和误差补偿

5．3．3系统整机调校

5．4实验结论

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文