活塞环全自动柔性装配控制系统的研究

摘要

随着计算机技术、控制技术、通信技术以及传感技术的迅速发展和相互结合,特别是自动化技术与计算机技术的互相渗透,使得工业控制系统发展到自动化程度很高的计算机控制系统。工业控制计算机作为机电一体化系统中的核心,正在向着集成化、智能化和网络化的进程发展。　　本文主要针对汽车和摩托车发动机的活塞环装配,它的装配质量直接影响着发动机的安全性。为了实现活塞环全自动柔性装配,对其全自动装配控制系统的研究显得尤为重要。　　控制系统主要是采用IPC与PLC分布式结构,这种控制方式适合活塞环柔性装配的工艺和工业现场环境的要求。在底层的现场控制,采用的是PLC及其扩展模块实现机械系统的装配控制;而系统运行过程中的数据通过数据采集卡获取;系统的监控层则以一台德国创控的IPC作为系统的操作站,通过与PLC及其扩展模块、数据采集卡的通信实现现场监控和获得系统生产过程的数据,同时完成装配过程中界面操作、数据处理和显示以及报表打印,实现良好的人机交互功能。整个系统与其它类型控制方式相比,在结构和功能上分层分布,体现了“分散控制,集中管理”的控制思想。　　本文通过对工业计算机控制活塞环装配系统的深入研究和分析,详细介绍了控制系统的工作原理与系统的设计;通过对控制系统的主要硬件的特性比较、功能叙述,确定了硬件选型;充分利用了通信控制技术,采用SINEC-L2网络拓扑结构实现系统网络的扩展;优化和分析了交流伺服电机驱动系统中不同控制策略下的电流控制器的设计,同时对伺服控制系统的速度控制器进行了两种不同类型的建模仿真等;重点根据机械系统编写逻辑动作控制的PLC程序,以及对控制系统监控操作界面的应用软件设计;分析了控制系统存在的多种干扰原因,并对系统采取抗干扰技术的应用,增强系统的可靠性。　　活塞环装配分布式控制系统已经投入使用,系统运行稳定,操作简便,提高了活塞环装配效率和装配质量,体现了该系统具有很好的市场实用价值。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题研究的内容

2 系统总体设计与原理

2.1 工业控制系统分类及其原理

2.2 系统的方案提出与分析

2.3 控制系统的构建及原理设计

2.4 本章小结

3 系统硬件组成和选型

3.1 上位机的选型

3.2 可编程控制器的选型

3.3 传感器的选型

3.4 数据采集

3.5 通信系统

3.6 本章小结

4 伺服控制系统的优化与仿真

4.1 PID控制的原理

4.2 PID控制在电流控制器的应用

4.3 模糊PID控制

4.4 速度模糊PID控制器的优化与仿真

4.5 本章小结

5 应用程序设计

5.1 可编程控制器程序设计

5.2 上位机程序设计

5.3 本章小结

6 系统可靠性分析与应用

6.1 控制系统可靠性分析

6.2 抗干扰技术的应用

6.3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果