基于PLC及伺服技术的钢轨精磨机摇摆系统设计

摘要

随着中国乃至世界开始迈向“高铁时代”，人们更多的开始关注高铁技术的发展。铁轨作为列车运行的平台，其基础作用是不言而喻的。当前发展的无缝线路是由单根标准长度为25m或者12.5m的钢轨焊接而成的，焊接产生的焊接瘤则成为影响钢轨平直度的主要因素，因此，研制相关的打磨设备是必要的。目前主流的打磨设备是数控钢轨精磨机，本文设计的摇摆系统作为钢轨精磨机仿形打磨的重要组成部分，其研究是有很强的现实意义的。
　　 本文首先针对数控钢轨精磨机打磨箱的一般工作特点，提出了机械系统的整体设计方案，通过对传动装置的设计和电机的计算选型，保证了负载各项运作要求能够实现。其次，通过对钢轨断面的特征分析，设计一种算法使钢轨接头外形尺寸在磨头打磨后能够得到保证。即:假定两个打磨点是相邻的，那么两点之间的焊接瘤是不需要打磨的，也就是说这两点之间焊接瘤的高度是低于或等于最大允许偏差值的，在这个条件的基础上再结合几何关系就能计算出两打磨点之间磨头的转动角度。然后进行控制系统设计，包括总体设计、硬件设计和软件设计。本文选用三菱FX2N系列PLC、定位模块、MR-J3系列驱动器、HF-SP系列伺服电机以及接近开关组成闭环和半闭环系统保证了定位控制的精度。选用三菱GOT-A900系列触摸屏作为人机界面，方便了工人的操作。由GXDeveloper软件编写出的梯形图控制程序与控制硬件的结合使磨头的精确定位控制得到了实现。本系统的设计为今后钢轨精磨机的进一步研究奠定了基础，也可为其他定位控制提供借鉴。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 高速铁路发展概况

1．2 无缝线路简介

1．3 钢轨精磨机的研究现状

1．4 课题研究的主要内容

1．5 本论文的结构安排

第2章 机械系统设计

2．1 精磨机打磨箱工作流程

2．2 机械结构设计

2．2．1 总体方案设计

2．2．2 执行机构设计

2．2．3 传动装置的总体设计

第3章 摇摆位置的计算

3．1 R300圆弧打磨角度计算

3．2 R80圆弧打磨角度计算

3．3 R13圆弧打磨角度计算

3．4 整个轨头横断面打磨位置分布

第4章 控制系统总体设计

4．1 控制策略

4．1．1 开环控制系统

4．1．2 闭环控制系统

4．1．3 半闭环控制系统

4．2 控制器的选择

4．2．1 单片机

4．2．2 工控机

4．2．3 可编程逻辑控制器

4．3 控制系统主电路设计

第5章 控制系统硬件设计

5．1 触摸屏选型

5．1．1 GOT-A900系列简介

5．1．2 触摸屏的选型

5．2 PLC选型

5．2．1 FX2N系列简介

5．2．2 PLC的选型

5．3 MR-J3-200A伺服驱动器简介

5．4 接线

5．4．1 PLC与伺服放大器接线

5．4．2 伺服放大器与伺服电机接线

第6章 控制系统软件设计

6．1 相关参数设定

6．1．1 伺服放大器参数设定

6．1．2 定位模块参数设定

6．2 触摸屏画面设计

6．2．1 画面设计软件简介

6．2．2 画面设计制作

6．3 系统软件设计

6．3．1 编程软件简介

6．3．2 软件结构设计

6．3．3 复位程序设计

6．3．4 横梁旋转定位程序设计

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文