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5/12全自动钢筋弯箍机数控系统的设计与实现

作　者: 刘乐
导　师: 李海滨
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 弯箍机数控系统运动控制器位置环速度环弯曲回弹
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在现代建筑行业中,钢筋混凝土的建筑结构得到了非常广泛的应用,钢筋作为一种不可缺少的建筑材料,需求量很大。传统的钢筋弯曲加工设备大都采用机械式或液压式控制,设备的自动化水平低,工人的劳动强度大,生产出的钢筋制品形状简单、精度差,不符合国内一些重大工程的建筑要求。对此,我们结合运动控制技术和数控技术研制出钢筋弯曲加工的专用设备——5/12全自动钢筋弯箍机,这对提高我国钢筋加工业的整体水平具有重大的现实意义。首先,介绍了几种常用的钢筋弯曲加工设备,阐述了运动控制技术和国内外数控弯箍机的发展现状;从手动控制和自动控制两个角度介绍了5/12全自动钢筋弯箍机的工作原理,并指出该弯箍机的性能指标和自身特点;详细介绍了5/12全自动钢筋弯箍机的机械系统、电气系统和气动系统三大构成部分。其次,根据5/12全自动钢筋弯箍机的工作原理和控制要求,完成了5/12全自动钢筋弯箍机数控系统的总体方案设计,并从多个角度对弯箍机的伺服系统进行了研究;通过解析法,建立起伺服系统的数学模型,并对其稳定性能、稳态性能和动态性能进行了研究。再次,设计了5/12全自动钢筋弯箍机数控系统的硬件和软件系统。硬件方面,阐述了数控系统中各硬件的选型,并完成各外围电路的设计;软件方面,建立起5/12全自动钢筋弯箍机手动控制和自动控制的程序框架,并完成具体功能的程序开发,简单介绍了人机交互界面及其具备的功能。最后,完成了5/12全自动钢筋弯箍机数控系统主要部件之间的通讯调试,详细介绍各通讯方式的选择和通讯参数的配置;完成了数控系统的单点调试以及部件之间的联合调试;对钢筋弯曲过程中的回弹现象进行了分析和研究,最后指出5/12全自动钢筋弯箍机的回弹补偿方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题的背景及意义  11-12
  1.2 课题的研究现状  12-16
    1.2.1 常用的弯曲加工设备  12-13
    1.2.2 运动控制技术的发展现状  13-15
    1.2.3 国内外数控弯箍机的发展现状  15-16
  1.3 课题的研究内容  16-18
第2章 5/12 全自动钢筋弯箍机的基本概况  18-27
  2.1 弯箍机的工作原理  18
  2.2 弯箍机的特点  18-20
  2.3 弯箍机的主要性能指标  20
  2.4 弯箍机的构成  20-26
    2.4.1 机械系统  21-24
    2.4.2 电气系统  24-25
    2.4.3 气动系统  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 5/12 全自动钢筋弯箍机数控系统的设计  27-42
  3.1 弯箍机数控系统的总体方案设计  27
  3.2 弯箍机伺服系统的设计  27-32
    3.2.1 伺服系统的构成  28-29
    3.2.2 伺服系统类型的选择  29-31
    3.2.3 伺服系统控制方式的选择  31
    3.2.4 位置随动系统类型的选择  31-32
  3.3 弯箍机伺服系统的性能研究  32-41
    3.3.1 数学模型的建立  33-36
    3.3.2 稳定性能研究  36
    3.3.3 稳态性能研究  36-39
    3.3.4 动态性能研究  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 5/12 全自动钢筋弯箍机数控系统的硬件设计  42-50
  4.1 运动控制器  42-43
    4.1.1 运动控制器及其连接基板的选型  42-43
    4.1.2 运动控制器的外围接线框图  43
  4.2 伺服驱动器  43-44
    4.2.1 伺服驱动器的选型  44
    4.2.2 伺服驱动器的接线设计  44
  4.3 伺服电机  44-46
    4.3.1 伺服电机的选型  45
    4.3.2 伺服电机的接线设计  45-46
  4.4 触摸屏  46-47
    4.4.1 触摸屏的选型  46
    4.4.2 触摸屏的接线设计  46-47
  4.5 工控机  47-48
    4.5.1 工控机的选型  47
    4.5.2 工控机的接线设计  47-48
  4.6 主轴编码器  48-49
    4.6.1 主轴编码器的选型  48-49
    4.6.2 主轴编码器的接线设计  49
  4.7 本章小结  49-50
第5章 5/12 全自动钢筋弯箍机数控系统的软件设计  50-65
  5.1 数控系统的软件平台  50-53
    5.1.1 CoDeSys 软件  50-52
    5.1.2 PowerSuit 软件  52
    5.1.3 Visual C++6.0 软件  52-53
  5.2 弯箍机手动控制程序的设计  53-57
    5.2.1 牵引装置伺服电机进退动作的程序设计  54
    5.2.2 牵引装置压抬动作的程序设计  54-55
    5.2.3 弯箍轴上、下位置切换动作的程序设计  55-57
  5.3 弯箍机自动控制程序的设计  57-61
    5.3.1 弯曲伺服电机正反运动与伸缩动作的程序设计  58
    5.3.2 弯箍机退料动作的程序设计  58-59
    5.3.3 剪切电机剪切动作的程序设计  59-61
  5.4 四倍频电路的设计  61-63
  5.5 人机交互界面的设计  63-64
  5.6 本章小结  64-65
第6章 5/12 全自动钢筋弯箍机数控系统的现场调试  65-84
  6.1 数控系统的通讯调试  65-69
    6.1.1 PC 机与运动控制器之间的通讯调试  65-66
    6.1.2 运动控制器与伺服驱动器之间的通讯调试  66-68
    6.1.3 伺服驱动器与伺服电机之间的通讯调试  68-69
  6.2 数控系统的单点调试  69-73
    6.2.1 主电气柜的调试  69-70
    6.2.2 剪切装置的调试  70-71
    6.2.3 主轴编码器的调试  71
    6.2.4 调速装置的调试  71-72
    6.2.5 气动装置的调试  72-73
  6.3 数控系统的联合调试  73-77
    6.3.1 运动控制器、伺服驱动器和伺服电机之间的联合调试  73-75
    6.3.2 伺服电机、气动装置和剪切装置之间的联合调试  75
    6.3.3 正、负限位和找零定位功能的调试  75-77
  6.4 钢筋弯曲回弹现象的分析与补偿  77-83
    6.4.1 钢筋弯曲的分类  77-79
    6.4.2 钢筋弯曲回弹的主要影响因素  79
    6.4.3 钢筋弯曲回弹的补偿方法  79-80
    6.4.4 5/12 全自动钢筋弯箍机的回弹补偿  80-83
  6.5 本章小结  83-84
结论  84-86
参考文献  86-91
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  91-92
致谢  92-93
作者简介  93

5/12全自动钢筋弯箍机数控系统的设计与实现

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