基于可编程控制器的分切机控制系统的研究

论文摘要

本课题在陕西北人印刷机械有限责任公司生产的FSD400高速分切机的基础上,考虑到高档分切机外形简洁、操作方便、性能可靠、效率高等优势,并结合目前世界分切机的发展趋势,采用可编程控制器和人机界面为控制核心,实现对分切机的放卷、牵引、收卷电机的同步运动控制,及整机系统的逻辑操作和闭环张力PID控制。课题主要内容如下:(1)根据目前国内外分切机控制模式的现状及发展趋势,并结合国产分切机在生产制造过程中存在的问题,从基本结构、设计思路、收/放卷的张力检测及控制、自动化程度、人性化等方面进行改进。(2)对分切机的主要结构、张力产生及控制原理、影响张力控制的因素、各种收放卷模式的特点等进行分析,为新型控制系统的设计、研究提供依据。(3)鉴于卷径检测是分切机张力控制中的重要环节,对各种检测方法的原理和检测精度进行分析比较,选用超声波传感器进行收放、卷的卷径检测。(4)对摆辊和张力传感器的结构、张力检测原理及特点进行分析比较,选用张力传感器进行收、放卷的张力检测。(5)根据课题要求、确定硬件构成、系统控制框图,并建立PID控制模型,用可编程控制器实现对分切机的闭环张力控制及收、放卷的同步运动控制。(6)利用MATLAB中的一维曲线绘图函数Plot(X,Y)绘出气胀滑差轴的张力特性曲线、张力特性验证曲线、张力测量曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 目前分切机的控制水平
• 1.3 分切机的张力控制方法
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 1.5 本课题的主要任务和内容
• 2 基于可编程控制器的分切机控制系统的硬件结构及控制设计
• 2.1 FSD400高速分切机的主要技术参数
• 2.2 FSD400高速分切机走料路线及基本结构
• 2.3 系统控制框图
• 2.4 PLC硬件构成
• 2.5 系统基本硬件构成
• 2.6 PLC电气连接图
• 2.7 本章小结
• 3 张力检测方式选择与张力控制
• 3.1 张力产生机理
• 3.1.1 导致张力变化的原因
• 3.2 张力检测
• 3.2.1 常用的几种张力检测方式
• 3.2.1.1 摆辊检测张力
• 3.2.1.2 摆辊检测张力原理
• 3.2.1.3 摆辊检测张力的优缺点
• 3.2.2 张力传感器检测张力
• 3.2.2.1 张力传感器的结构及工作原理
• 3.2.2.2 张力传感器检测张力的优缺点
• 3.3 分切机放卷张力控制
• 3.3.1 被动放卷
• 3.3.1.1 被动放卷控制的特点
• 3.3.1.2 常用被动放卷控制框图
• 3.3.2 主动放卷
• 3.3.2.1 主动放卷控制的特点
• 3.4 牵引控制
• 3.4.1 牵引控制原理
• 3.4.2 常用牵引控制框图
• 3.5 分切机收卷张力控制
• 3.5.1 分切机收卷张力控制方式分类
• 3.5.1.1 常用收卷张力控制框图
• 3.5.2 收料锥度张力控制
• 3.5.2.1 常用的简单三段锥度张力控制
• 3.5.2.2 理想曲线的锥度张力控制
• 3.6 本章小结
• 4 卷径检测方式选择
• 4.1 几种常用的卷径检测方法
• 4.1.1 超声波测量卷径
• 4.1.1.1 超声波测距原理
• 4.1.1.2 超声波测卷径方法
• 4.1.1.3 检测数据、对应曲线及程序清单
• 4.1.2 速度厚度设定方式
• 4.1.3 累计厚度检测方式
• 4.1.4 比率计算式
• 4.1.5 用张力偏差通过递推法来计算料卷直径
• 4.1.6 电位差计测料卷直径
• 4.2 卷径测量误差对张力控制的影响
• 4.3 提高卷径测量精度的几种方法
• 4.4 本章小结
• 5 基于可编程控制器的新型分切机控制系统
• 5.1 系统简介
• 5.2 系统的控制
• 5.3 收/放卷、牵引同步系数及变频器最高输出频率计算
• 5.4 收/放卷、牵引总控制量计算
• 5.5 收/放卷的张力PID控制
• 5.5.1 一般PID与积分分离法PID的分析比较
• 5.5.2 积分分离法PID的程序框图
• 5.5.3 PID控制程序
• 5.5.4 PID参数的整定
• 5.6 FSD400高速分切机的张力控制
• 5.7 MATLAB拟合出收卷上、下气胀滑差轴的张力特性曲线
• 5.7.1 气胀滑差轴张力测量装置
• 5.7.2 气胀滑差轴张力特性测量
• 5.8 该系统中的一些新见解
• 5.9 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 课题的结论及分析
• 6.2 存在的不足及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二