基于可编程控制器的分切机控制系统的研究

摘要

本课题在陕西北人印刷机械有限责任公司生产的FSD400高速分切机的基础上,考虑到高档分切机外形简洁、操作方便、性能可靠、效率高等优势,并结合目前世界分切机的发展趋势,采用可编程控制器和人机界面为控制核心,实现对分切机的放卷、牵引、收卷电机的同步运动控制,及整机系统的逻辑操作和闭环张力PID控制。 课题主要内容如下： (1)根据目前国内外分切机控制模式的现状及发展趋势,并结合国产分切机在生产制造过程中存在的问题,从基本结构、设计思路、收/放卷的张力检测及控制、自动化程度、人性化等方面进行改进。 (2)对分切机的主要结构、张力产生及控制原理、影响张力控制的因素、各种收放卷模式的特点等进行分析,为新型控制系统的设计、研究提供依据。 (3)鉴于卷径检测是分切机张力控制中的重要环节,对各种检测方法的原理和检测精度进行分析比较,选用超声波传感器进行收放、卷的卷径检测。 (4)对摆辊和张力传感器的结构、张力检测原理及特点进行分析比较,选用张力传感器进行收、放卷的张力检测。 (5)根据课题要求、确定硬件构成、系统控制框图,并建立PID控制模型,用可编程控制器实现对分切机的闭环张力控制及收、放卷的同步运动控制。 (6)利用MATLAB中的一维曲线绘图函数Plot(X,Y)绘出气胀滑差轴的张力特性曲线、张力特性验证曲线、张力测量曲线。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本课题的研究背景

1.2目前分切机的控制水平

1.3分切机的张力控制方法

1.4本课题的研究目的和意义

1.5本课题的主要任务和内容

2基于可编程控制器的分切机控制系统的硬件结构及控制设计

2.1 FSD400高速分切机的主要技术参数

2.2 FSD400高速分切机走料路线及基本结构

2.3系统控制框图

2.4 PLC硬件构成

2.5系统基本硬件构成

2.6 PLC电气连接图

2.7本章小结

3张力检测方式选择与张力控制

3.1张力产生机理

3.2张力检测

3.2.1常用的几种张力检测方式

3.2.2张力传感器检测张力

3.3分切机放卷张力控制

3.3.1被动放卷

3.3.2主动放卷

3.4牵引控制

3.4.1牵引控制原理

3.4.2常用牵引控制框图

3.5分切机收卷张力控制

3.5.1分切机收卷张力控制方式分类

3.5.2收料锥度张力控制

3.6本章小结

4卷径检测方式选择

4.1几种常用的卷径检测方法

4.1.1超声波测量卷径

4.1.2速度厚度设定方式

4.1.3累计厚度检测方式

4.1.4比率计算式

4.1.5用张力偏差通过递推法来计算料卷直径

4.1.6电位差计测料卷直径

4.2卷径测量误差对张力控制的影响

4.3提高卷径测量精度的几种方法

4.4本章小结

5基于可编程控制器的新型分切机控制系统

5.1系统简介

5.2系统的控制

5.3收/放卷、牵引同步系数及变频器最高输出频率计算

5.4收/放卷、牵引总控制量计算

5.5收/放卷的张力PID控制

5.5.1一般PID与积分分离法PID的分析比较

5.5.2积分分离法PID的程序框图

5.5.3 PID控制程序

5.5.4 PID参数的整定

5.6 FSD400高速分切机的张力控制

5.7 MATLAB拟合出收卷上、下气胀滑差轴的张力特性曲线

5.7.1气胀滑差轴张力测量装置

5.7.2气胀滑差轴张力特性测量

5.8该系统中的一些新见解

5.9本章小结

6结论及展望

6.1课题的结论及分析

6.2存在的不足及展望

致谢

参考文献

附录