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80MN电动螺旋压力机控制系统的开发

作　者: 韩斌
导　师: 吴爱国
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电动螺旋压力机 控制系统开发 打击力 打击能量 应变电测法
分类号: TG315.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着我国国防工业的发展,国内唯一的一台80MN电动螺旋压力机,在航空航天领域中发挥着举足轻重的作用。新型高温合金的热模锻造工艺对电动螺旋压力机提出了更高的控制指标。电动螺旋压力机要求能够执行大打击力、高精度模锻工艺,提高金属材料性能。基于电动螺旋压力机的应用背景,本论文采用先进的控制结构,开发电动螺旋压力机控制系统。论文首先介绍了螺旋压力机和螺旋压力机控制系统的发展,提出了电动螺旋压力机的关键技术问题和主要研究内容。论文根据电动螺旋压力机“力——能量”关系的分析,以及应用主应力法求解模锻变形力变形功的方法,提出了一种打击能量的设定方法。同时论文还根据电动螺旋压力机振动模型和打击力动力学模型的分析,提出一种具有加速度补偿的应变电测法测量打击力的结构。并且对应变电测法的核心元件应变片,提出了较为详细的性能要求和工艺要求。论文通过对电动螺旋压力机机械系统的结构和运行原理进行分析,给出了电动螺旋压力机电气控制原理和结构。论文以工业控制计算机和可编程控制器为控制系统硬件平台,Profibus-DP现场总线为连接方式,构成了电动螺旋压力机硬件控制系统。论文将电动螺旋压力机整个打击行程分解为7个阶段。由每个阶段的特点和判别方法组成了步骤系的概念。论文根据电动螺旋压力机运行原理和锻造工艺的要求,以步骤系为核心,提出了8个主功能单元的程序结构。PLC下位机运行程序与工业计算机上位机监控程序构成了电动螺旋压力机的软件控制系统。在实际应用中,电动螺旋压力机控制系统性能良好,运行稳定可靠。投入生产后,锻造产品满足工艺要求,质量达到航天级标准。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 螺旋压力机  7-10
    1.1.1 螺旋压力机原理  7-8
    1.1.2 螺旋压力机的发展历史和趋势  8-9
    1.1.3 螺旋压力机的控制系统发展概况  9-10
  1.2 电动螺旋压力机的技术要求  10-11
  1.3 本课题研究的主要内容  11-13
第二章 电动螺旋压力机打击性能的分析与测量  13-30
  2.1 螺旋压力机力能分析与能量设定  13-18
    2.1.1 螺旋压力机力——能量分析  13-16
    2.1.2 主应力法求模锻变形力及变形功  16-17
    2.1.3 螺旋压力机打击能量的设定方法  17-18
  2.2 螺旋压力机打击力分析与测量  18-30
    2.2.1 螺旋压力机振动分析  18-21
    2.2.2 打击力基本动力学模型  21-23
    2.2.3 打击力测量方法——应变电测法  23-25
    2.2.4 打击力测量误差的补偿方法  25-26
    2.2.5 具有加速度补偿的应变电测法具体实现  26-30
第三章 电动螺旋压力机的机械结构  30-35
  3.1 电动螺旋压力机传动系统  30-31
  3.2 电动螺旋压力机制动系统  31-33
  3.3 电动螺旋压力机液压系统  33
  3.4 电动螺旋压力机气动系统  33
  3.5 电动螺旋压力机润滑系统  33-34
  3.6 电动螺旋压力机闭锁系统  34-35
第四章 电动螺旋压力机控制系统实现  35-65
  4.1 电动螺旋压力机控制系统结构  35-36
  4.2 电动螺旋压力机控制系统硬件实现  36-46
    4.2.1 可编程逻辑控制器PLC  37-40
    4.2.2 频压转换器FVC  40-41
    4.2.3 定位功能模块FM351  41-42
    4.2.4 工业计算机IPC  42-44
    4.2.5 多功能面板MP370  44-46
  4.3 电动螺旋压力机运行原理分析  46-48
  4.4 电动螺旋压力机控制系统软件实现  48-58
    4.4.1 螺旋压力机控制系统总体设计  48-50
    4.4.2 显示及按键功能块设计  50
    4.4.3 程序启动功能块设计  50-51
    4.4.4 故障判断功能块设计  51-52
    4.4.5 程序自动运行功能块设计  52-55
    4.4.6 机器控制功能块设计  55-57
    4.4.7 机器指示灯功能块设计  57
    4.4.8 外围设备功能块设计  57-58
    4.4.9 能量判断功能块设计  58
  4.5 螺旋压力机控制系统设计难点的实现  58-61
    4.5.1 螺旋压力机滑块位置的测定  58-60
    4.5.2 螺旋压力机飞轮转速的测定  60
    4.5.3 螺旋压力机异步电机的启停  60-61
  4.6 螺旋压力机HMI 人机交互的实现  61-65
第五章 总结与展望  65-67
  5.1 研究工作的总结  65-66
  5.2 进一步研究工作  66-67
参考文献  67-70
科研情况说明  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 锻造、锻压与锻工 > 锻造用机械与设备 > 液压机
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