百米焊接长轨生产系统平移装置控制系统的实现与实验研究

摘要

百米钢轨在高速铁路中的使用带来了在其焊接生产工序之间切换的搬运问题。北京铁路局沙河焊轨厂在针对百米钢轨焊接生产线的改造中引进了一套新型的钢轨平移设备，用于解决钢轨在工序之间切换的搬运问题。本文以该套设备的控制系统实现为研究对象，应用控制器件的编程、组态软件，进行了该套设备控制系统的设计和调试，并在实际生产中进行实验。
　　 进行控制系统的设计前，本文分析了控制系统的方案，涉及控制器件的选型，控制网络的构成方式及相关通信技术分析，讨论了课题前期和后期所使用不同型号的控制器件所对应的不同的网络结构。
　　 进行执行控制程序设计前，使用3DS-MAX软件对平移执行单元进行建模及动作模拟。通过对平移流程的模拟动作的分析，确定单元的程序流程及控制程序中的故障处理和自动保护的触发条件，在模拟分析和实际现场测量的基础上编写了单元动作的控制程序。
　　 进行通信控制系统的设计时，通过控制器的基本通信实验，在其基础上进行了整个通信系统程序的规划和设计，并针对不同方式的通信流程进行分析及编写相应的通信程序。
　　 完成控制系统的程序编写后，进行了实验室内的模拟实验和调试，并在生产现场使用实际生产中使用的钢轨进行多单元多组不同组合的平移实验，通过实验完善了控制系统的调试，达到了交付使用的目的。
　　 本文通过对钢轨平移设备控制系统的设计研究完成了工业自动化控制的一种具体实现，为新型的起重运输机械的进一步研究提供的非常具有价值的参考和实验经验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1高速铁路发展引出的问题

1.1.2百米定尺寸钢轨焊接生产线

1.2钢轨生产中搬运技术概况

1.2.1传统钢轨搬运技术概况

1.2.2由传统钢轨搬运到钢轨平移

1.3研究内容和设计目标

1.3.1研究内容

1.3.2设计目标

第二章钢轨平移设备控制系统设计方案

2.1平移设备及工作流程描述

2.1.1平移设备的构成

2.1.2平移设备的工作流程

2.2控制系统功能分析

2.2.1控制系统的输入量和输出量

2.2.2平移控制系统的通信数据

2.3控制系统方案

2.3.1控制器件选型

2.3.2控制器型号选定

2.3.3控制器型号更改

2.3.4人机界面的选择

2.4控制系统结构

2.4.1改型前的控制网络结构

2.4.2改型后的控制网络结构

2.5本章小结

第三章控制系统的硬件实现

3.1 100米平移设备的控制系统硬件实现

3.1.1底层控制单元的硬件连接

3.1.2顶层通信单元的硬件连接

3.1.3人机界面的连接

3.2 500米平移设备的控制系统硬件实现

3.2.1底层控制单元的硬件连接

3.2.2中间层通信单元的硬件连接

3.2.3顶层通信单元的硬件连接

3.3本章小结

第四章控制系统的软件实现

4.1工业组态及本系统编程软件概述

4.1.1工业组态

4.1.2台达人机组态软件

4.1.3台达PLC编程软件

4.2平移系统各层级之间的通信方式

4.2.1总线技术概述

4.2.2台达人机界面及PLC的通信方式

4.2.3平移控制系统的通信方案

4.2.4台达PLC的通信程序设计

4.3 100米平移设备控制系统的程序实现

4.3.1底层控制单元的程序实现

4.3.2顶层通信单元的程序实现

4.3.3人机界面的程序实现

4.4 500米平移设备控制系统的程序实现

4.4.1底层控制单元的程序实现

4.4.2中间层通信单元的程序实现

4.4.3顶层通信单元的程序实现

4.4.4人机界面的程序实现

4.5本章小结

第五章钢轨平移实验

5.1模拟实验

5.1.1平移模拟实验

5.1.2通信模拟实验

5.2现场实验

5.2.1100米平移设备现场实验

5.2.2 500米平移设备现场实验

5.3实验结果分析

5.3.1系统改造前的实验结果分析

5.3.2系统改造后的实验结果分析

5.4本章小结

第六章结论和展望

6.1结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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