基于PLC的绕丝机控制系统设计

摘要

随着我国工业的发展，对异形弹簧的需求日益增强，并且对弹簧空间形状以及成形精度的要求也在不断提高。斜制弹簧由于其独特的结构，可用于流体的密封，其生产制造系国外的专利技术，且进口单价较高，国内目前尚处于初步研究阶段，其绕制设备的研发具有理论意义和实用价值。弹簧绕制设备的控制系统是其核心技术，我国高档数控系统发展缓慢，大部分依赖于进口。本文完成了基于PLC的自动绕丝机控制系统的设计，探索了斜制弹簧等异形弹簧的绕制方法与工艺。
　　本文首先对斜制弹簧的绕制工艺过程进行了分析研究，从而确定了绕丝机控制系统的整体设计方案及调试方案。
　　然后完成了绕制过程的数学建模，得出了绕制过程中双轴联动的数学关系式，之后对绕丝机的开环伺服系统进行了设计计算，分析计算了控制系统的动态稳定性。步进电机加减速控制是整个控制系统的关键部分，直接决定了加工的精度，本文对原有步进电机加减速算法进行分析总结，得出了新S型曲线加减速控制算法，使算法更加简洁，在PLC编程过程中实用性得到提高。
　　之后完成了绕丝机控制系统硬件及软件设计，包括各硬件元器件的选型、硬件电路图的设计、PLC外围接线图的设计、PLC及人机界面的软件编程和调试等。最后完成了实验过程，包括硬件实验台的搭建、元器件的线路连接、实验台的整体调试以及最终的绕制实验。通过设计过程及实验的研究分析，得出本文设计的基于PLC的自动绕丝机控制系统基本满足斜制弹簧的绕制要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 绕丝机国内外研究现状

1.3 数控系统发展介绍

1.4 主要研究内容及意义

第二章 绕丝机控制系统方案设计

2.1 绕丝机绕制目标介绍

2.2 绕丝机结构及主要技术指标

2.3 绕丝机控制系统方案设计

2.4 调试方案分析

2.5 本章小结

第三章 绕丝机运动过程分析

3.1 运动过程建模

3.2 机械系统的设计计算

3.3 机械系统动态特性分析

3.4 步进电机加减速精度控制

3.5 本章小结

第四章 绕丝机控制系统硬件设计

4.1 控制中心选型

4.2 PLC外围电路设计

4.3 本章小结

第五章 绕丝机控制系统软件设计

5.1 PLC编程软件Step7简介

5.2 PLC控制程序设计

5.3人机界面程序设计

5.4本章小结

第六章 控制系统调试及控制实验

6.1实验台简介

6.2程序下载及调试

6.3实验及结果分析

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢