基于西门子T-CPU标识控制系统的研究

摘要

钢坯标识是钢铁企业生产钢坯过程中必不可少的一个环节，并且随着我国自动化技术水平的不断提高，自动标识设备已经渐渐取代人工标识。尤其是对于采取多机、多流、多钢种、小批量生产模式的特种钢生产企业来说，钢坯自动标识设备不仅可以提高生产效率，还可以避免由于人工标识不清或字符脱落等导致的“混钢”现象。在参考国内外已有标识设备的基础上，本文旨在研制出一套性价比高的钢坯专用标识设备控制系统。本文的主要工作如下:
　　1、在对钢坯标识设备有了初步认识的基础上，分别说明标识设备研制应具备的专业知识，包括PLC运动控制技术、伺服驱动技术、激光位移传感器技术。并结合本课题，进一步说明在实际控制系统中的应用。
　　2、在总结国内外研究成果的基础上，确定整体控制方案:以西门子T-CPU作为运动控制器，其中MPI/DP接口连接上位机及标识控制系统的人机界面，DP/Drive接口连接IM174，实现与伺服驱动系统的实时信息传递，最终通过联轴器联结滚珠丝杠带动负载运动。
　　3、通过剖析西门子T-CPU性能特点，选择以虚拟轴带动凸轮盘的方式实现两轴协同运动，利用不同方法建立凸轮曲线，并比较每种方法的优缺点，完成标识控制系统的字库设计，确定控制系统具体的标识运动控制方案，根据控制方案进行硬件选型并绘制电路图。
　　4、根据控制系统要求，需要建立控制系统的人机界面从而实现自动化运行，依据所要实现的具体要求，利用WinCC flexible组态软件构建监控画面。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国内外研究现状对比

1．2．2 标识设备在未来发展趋势分析

1．3 课题来源和研究意义

1．4 论文各章节内容简介

2 标识控制系统方案设计及主要技术应用

2．1 标识控制系统方案设计

2．2 PLC运动控制技术的应用

2．2．1 运动控制的概念

2．2．2 运动控制的基本要素

2．2．3 PLC运动控制系统的组成及各部分的作用

2．3 伺服驱动技术的应用

2．3．1 伺服系统简介

2．3．2 伺服驱动系统原理

2．3．3 伺服系统部件选型计算

2．3．4 伺服系统与控制器电路设计

2．4 激光位移传感器的应用

2．4．1 激光器在标识控制系统中的应用

2．4．2 测量值的线性优化

2．4．3 倾斜度对测量精度的影响

2．5 本章小结

3 T-CPU作为核心部件在控制系统中的应用

3．1 T-CPU作为运动控制器的优势

3．2 T-CPU的硬件组态及通讯设置

3．2．1 IM174硬件组态

3．2．2 分布式I／O组态

3．2．3 系统网络组态

3．3 利用Technology组态轴及凸轮盘

3．3．1 轴和凸轮盘的创建及组态

3．3．2 基于凸轮盘实现字符标识运动

3．4 接口模块IM174

3．4．1 IM174功能介绍

3．4．2 使用IM174接口模块回原点

3．5 本章小结

4 控制系统人机界面设计

4．1 利用WinCC flexible组态画面

4．2 系统主要的监控界面说明

4．2．1 手动界面

4．2．2 自动画面

4．2．3 参数设置界面

4．2．4 报警显示界面

4．3 通信设置

4．3．1 计算机与HMI设备的通信设置

4．3．2 HMI设备与PLC的通信设置

4．4 本章小结

5 系统运行结果及误差分析

5．1 系统运行误差分析

5．1．1 调整增益系数Kv

5．1．2 调节时间常数vTc

5．2 系统运行结果说明

5．3 本章小结

6 结论

7 展望

参考文献

9 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢