基于Q系列PLC的钢轨精磨机垂直伺服控制系统设计

摘要

随着我国列车运行速度的越来越快,对钢轨平直度的要求也越来越高。钢轨的质量好坏直接影响列车的运行安全和乘客的乘坐舒适性。目前,我国钢轨焊接通常采用闪光焊,其焊接后必定会在焊接处留下一段焊瘤。为了满足对钢轨平直度的要求,我们必须将焊瘤拿掉,而目前现有的加工打磨设备很难满足批量化加工的要求,因此我们急需研发一种能够进行批量化加工的高效的性能稳定的钢轨打磨机床。
　　 本课题研究的钢轨精磨机是利用仿形拟合磨削原理对以焊缝为中心1m范围内的钢轨轨顶和侧面进行打磨加工。整个打磨加工过程可以分为垂直进给和左右摇摆两方面,本文主要是针对垂直进给进行的设计研究。
　　 本文主要包含以下几部分:精磨机的整体设计、执行元件设计以及控制系统硬件设计和软件设计。机床整机设计包括确定其加工原理、总体布局及运动分配。垂直伺服机构执行元件设计包括垂直升降机构的确定、各传动部件的计算选型和检测元件的设计选型。控制系统采用半闭环控制,由Q(O)2H高性能PLC、MR-J3-350A伺服放大器和QD75M4定位模块组成,实现对机床垂直升降机构的控制。垂直控制系统硬件和软件设计是本课题的重点和难点,硬件设计主要是对垂直控制系统各功能件进行选型和分析,软件设计主要是编写垂直控制系统里涉及的PLC子程序等。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国铁路发展现状

1．1．2 我国国内钢轨加工工序介绍

1．1．3 目前国内钢轨打磨设备现状

1．2 伺服系统简介

1．2．1 伺服系统的构成

1．2．2 机床伺服系统的性能要求

1．2．3 伺服系统的种类

1．2．4 伺服系统的发展趋势

1．3 本课题研究的主要内容

1．4 本章小结

第2章 钢轨精磨机的整体设计

2．1 钢轨精磨机的加工对象及工作原理

2．1．1 加工对象

2．1．2 钢轨精磨机的工作原理

2．2 机床总体布局设计的基本原则及运动分配

2．2．1 机床总体布局设计的基本原则

2．2．2 钢轨精磨机的运动分配

2．3 钢轨精磨机的总体布局设计

2．4 钢轨精磨机的工作流程

2．5 本章小结

第3章 垂直升降系统执行元件的设计

3．1 垂直升降机构方案的确定

3．2 垂直升降伺服系统机械部分设计

3．2．1 传动部件的设计及选型

3．3 检测元件的选型

3．3．1 限位开关的设计与选型

3．3．2 行程接近开关的选型

3．3．3 激光测距传感器的设计及选型

3．3．4 振动传感器的选型

3．4 本章小结

第4章 垂直升降控制系统的硬件设计

4．1 垂直升降伺服系统控制方案的确定

4．2 可编程控制器PLC的介绍及选型

4．2．1 PLC的介绍

4．2．2 PLC的选型

4．2．3 PLC各模块的选型

4．3 伺服驱动器的设计

4．3．1 伺服驱动器的介绍及选型

4．4 控制系统的电路设计

4．5 本章小结

第5章 垂直伺服控制系统的软件设计

5．1 I／O地址的分配

5．1．1 PLC各模块的I／O地址分配

5．1．2 控制系统的I／O分配

5．2 控制系统参数设置

5．2．1 伺服放大器参数设置

5．2．2 定位模块的参数设置

5．3 控制系统的程序设计

5．3．1 PLC READY信号“ON”程序

5．3．2 OPR机械原点程序

5．3．3 振动检测程序

5．3．4 打磨程序

5．4 本章小结

总结展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文