基于伺服控制的追剪机构速度控制的研究与设计.doc

摘要：目前，我国冷弯型材切断装置的现状是定尺精度低、切断频率慢、耗能大、机械装置寿命短、抗干扰能力差、故障率高。这些都严重影响了型材加工企业的生产效率，给企业造成了不必要的经济损失。因此，在运动控制系统飞速发展的今天，采用一种新的数字化的伺服控制系统来进行冷弯型材定尺的切断工作显得尤为重要。课题主要对系统硬件与软件进行了详细的设计。硬件方面XDC控制器通过X-NET现场总线与DS3E伺服通讯，软件方面则充分体现了状态转换图的优势。除此之外，还对电子凸轮进行了相关计算，设计了PLC程序。在PLC系统中利用c语言功能块函数编写电子凸轮的底层程序。实验结果显示，信捷公司的X-NET通讯手段，相较于PLC直接发脉冲指令更加稳定，不存在累计误差。程序可根据机械条件的改变自动计算并生成最佳的电子凸轮曲线以实现追剪动作。利用缓冲存储器思想将工件位置按序存储，可以实现多工件不定长的追剪。在追剪轴回原点过程中加入比例调节，可以很好地解决回原点的问题。当出现超速、超限时也可以做出必要的处理，提高了监控系统的可靠性。外部中断检测光电开关的动作，从而在该中断中完成对同步带上工件位置的确定，会因为工件速度的大小而产生不同的偏差，该偏差随着速度改变近似呈现线性关系。实验时依照此线性关系对工件位置进行补偿，使得精度由原先的0-3mm左右，降到了0-1.3mm。尤其是在低速情况下，将精度降到了0.5mm以下，取得了良好的效果。

关键词：可编程逻辑控制器， 电子凸轮， 伺服控制， 正弦曲线

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 课题的国内外研究现状及发展趋势-1

1.3 论文主要完成的工作及价值-2

第二章 追剪机构的运动控制理论及相关软硬件基础-4

2.1 追剪机构的工作原理-4

2.2 追剪机构的曲线运动数学模型-5

2.2.1 等加速度曲线-5

2.2.2 二次多项式曲线-6

2.2.3 正弦曲线-6

2.3 追剪机构相关硬件介绍-7

2.3.1 XDC运动控制器-7

2.3.2 DS3E系列伺服驱动器-8

2.4 追剪机构相关软件介绍-9

2.4.1 XDPPro 编程软件-9

2.4.2 TouchWin 编辑工具软件-10

2.5 本章小结-10

第三章 追剪机构的运动控制总体设计-11

3.1 追剪机构运动控制要求-11

3.2 系统设计方案与选择-12

3.2.1 系统的硬件总体设计-12

3.2.2 系统的软件总体设计-13

3.3 追剪控制系统组成与功能-14

3.3.1 硬件系统组成与功能-14

3.3.2 软件系统组成与功能-15

3.4 电子凸轮的相关计算-17

3.4.1 电子凸轮关键点的计算-17

3.4.2 电子凸轮6段运动函数的计算-19

3.5 本章小结-22

第四章 基于伺服控制的追剪机构速度控制的硬件设计-23

4.1 PLC系统的硬件设计-23

4.1.1 PLC系统硬件原理图-23

4.1.2 I/O分配-24

4.2 监控系统的硬件设计-25

4.3伺服系统的硬件设计-25

4.4 本章小结-27

第五章 基于伺服控制的追剪机构速度控制的软件设计-28

5.1 基于XDPPro 软件的程序设计-28

5.1.1 上电初始化-28

5.1.2 上电自检准备状态(S0)-29

5.1.3 停机告警状态(S1)-30

5.1.4 停机状态(S2)-30

5.1.5 手动状态(S3)-31

5.1.6 复位状态(S4)-32

5.1.7 同步绑定运行状态(S5)-34

5.2 基于TouchWin 编辑工具软件的触摸屏设计-38

5.2.1 停机告警状态界面设置-38

5.2.2 手动状态界面设置-39

5.2.3 停机状态界面设置-40

5.2.4 同步绑定运行状态界面设置-42

5.3 本章小结-43

第六章 基于伺服控制的追剪机构速度控制的安装与调试-44

6.1 追剪机构速度控制硬件安装与调试-44

6.1.1 追剪机构硬件安装-44

6.1.2 追剪机构硬件调试-47

6.2 追剪机构速度控制软件调试-47

6.2.1 追剪机构软件调试的方法-47

6.2.2 软件调试遇到的问题及解决-48

6.3 追剪触摸屏运行效果-49

第七章 结论与展望-51

7.1 本设计主要完成的工作-51

7.2 课题研究的改进思路-51

7.3 课题设计的工程性-51

参考文献-53

致    谢-54