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热钢坯喷号机控制系统的设计

作　者: 翟国召
导　师: 程万胜
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 自动喷号机 伺服控制 监控程序 PLC WINCC
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


为了便于实现钢坯的生产管理和质量跟踪，在产品检验发现质量问题时，可以及时追溯发生问题的环节，一般要对钢坯进行统一喷号。与国外的钢坯自动喷号设备相比，目前国内研制的自动喷号机还不能很好地适应钢铁企业对控制性能的要求。因此，研制开发一种经济实惠、结构简单、功能稳定、符合现代钢坯生产企业的新型喷号机控制系统是企业的急需。本文在对国内外热钢坯喷号机研究现状分析的基础上，结合钢铁企业对喷号设备的工艺要求，研制开发了一套基于水基耐高温涂料的新型热钢坯喷号机控制系统。文中首先阐述了课题的研究背景以及国内外对钢坯喷号设备的研究现状，提出了目前国内喷号设备存在的问题，之后根据钢坯喷号设备的技术指标和工艺流程，提出了热钢坯喷号机控制系统的总体设计方案。根据钢铁企业对喷印字符的实际需求，利用西门子工艺功能对系统字模展开设计，并对字模的设计过程和实现过程进行了分析。通过对热钢坯喷号机各机构运动控制的分析，搭建了热钢坯喷号机伺服控制系统的Simulink仿真实验模型，以喷字机构的伺服控制为背景对伺服系统进行分析研究，利用仿真实验分析验证了本文设计的伺服系统能满足喷字机构对位置精度的控制要求。最后利用WinCC组态软件和集成有工艺功能的STEP7软件完成对系统的上位机监控程序和下位机PLC控制程序的设计，最终完成了对整个热钢坯喷号机控制系统的设计，实现了整个喷号过程的全自动控制。通过现场设备的实际应用表明，本文所开发的热钢坯喷号机控制系统完全满足钢铁企业对系统自动化、智能化的控制要求，具有较高的稳定性、可靠性和性价比，在国内市场极具推广应用价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
1. 绪论  9-15
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 热钢坯喷号机国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外热钢坯喷号机研究现状  10-11
    1.2.2 国内喷号机的研究现状  11-13
  1.3 课题的研究内容和意义  13-15
    1.3.1 课题的研究内容  13-14
    1.3.2 课题的研究意义  14-15
2.热钢坯喷号机控制系统总体设计  15-27
  2.1 系统的技术指标  15-16
  2.2 系统的工艺流程  16
  2.3 喷号机控制系统的总体设计方案  16-17
  2.4 机械系统设计  17-20
    2.4.1 喷号机总体结构设计  17-18
    2.4.2 运动机构的行走装置  18
    2.4.3 喷涂系统设备  18-20
    2.4.4 除鳞机构  20
  2.5 控制系统设计  20-27
    2.5.1 电气控制系统设计要求  21
    2.5.2 控制单元主要部件的选型  21-24
    2.5.3 电气控制原理图设计  24-25
    2.5.4 电气元件的布局和安装  25-27
3.喷号系统字模的设计与实现  27-38
  3.1 点阵字模和矢量字模概述  27-29
    3.1.1 点阵字模  27-28
    3.1.2 矢量字模  28-29
  3.2 喷号系统字模的设计  29-35
    3.2.1 字模插值点点元素的建立  29-30
    3.2.2 字模的设计流程  30-32
    3.2.3 字模的喷印实现过程  32-35
  3.3 字模插值点坐标的变换原理  35-38
    3.3.1 字模的平移原理  35
    3.3.2 字模的对称变换原理  35-36
    3.3.3 字模的旋转变换原理  36-37
    3.3.4 字模的缩放原理  37-38
4.热钢坯喷号机运动控制研究  38-54
  4.1 运动控制系统的构成  38
  4.2 运动控制系统的方案设计  38-41
    4.2.1 伺服控制原理图设计  39
    4.2.2 小车横移运动控制  39-40
    4.2.3 小车纵移运动控制  40-41
    4.2.4 喷字机构运动控制  41
  4.3 热钢坯喷号机伺服控制系统研究  41-51
    4.3.1 PMSM 的数学模型  42-45
    4.3.2 PMSM 伺服控制系统的数学模型  45-51
  4.4 喷字机构伺服控制系统仿真实验  51-54
5.热钢坯喷号机控制系统程序设计  54-70
  5.1 控制程序的设计要求  54
  5.2 热钢坯喷号机 PLC 程序设计  54-63
    5.2.1 PLC 程序开发平台  55-57
    5.2.2 PLC 控制主流程设计及结构组成  57-58
    5.2.3 主要控制功能模块的设计  58-63
    5.2.4 程序的调试  63
  5.3 监控程序设计  63-67
    5.3.1 监控程序功能设计  64-65
    5.3.2 监控画面设计  65-67
  5.4 喷号系统的通讯实现  67-70
    5.4.1 PLC 与上位机的通讯实现  67-68
    5.4.2 PLC 与 IM174 模块的通讯实现  68-70
6.总结与展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-74
致谢  74-75
作者简介  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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