全自動碼垛機控制系統(tǒng)的設計與實現
發(fā)布時間：2021-07-16 10:45
隨著我國國防工業(yè)、航天技術、高鐵、大型艦船等戰(zhàn)略性工程的發(fā)展,以及天然氣工程、西氣東輸工程等關乎人民生活的各種基礎設施的建設,國內對于各種類型鋼管的需求量不斷提升,對鋼管生產設備的不斷升級也提出了更高的要求。鋼管碼垛機在國內外市場已經經過了幾十年的發(fā)展,國內許多鋼管設備供應商已經有一定的碼垛機制造能力,但由于碼垛機本身的技術比較復雜,國內的碼垛設備自動化程度較低,且碼垛的位置精度不足,所以國內許多鋼管生產商的碼垛機設備依然依賴于國外進口。針對上述現象,國內鋼管生產行業(yè)急需一個新型碼垛技術來完善碼垛設備,以解決目前國內相關設備的缺陷。本文的研究方案從實際出發(fā),研究出一種改善現有碼垛機自動化控制方式,提高現有設備的生產效率和碼垛精度,并保證現場工人操作安全的控制系統(tǒng)。本文首先從碼垛機的運動機理入手,分析出各個行程之間的運動關系,制定了碼垛機的整體控制方案,接著繪制出整體方案的現場控制電路,并結合S7-200PLC的EM253位控模塊,在STEP7PLC編程軟件中編制出碼垛機運行的整體程序,最后對舉升機構進行了振動分析,通過建立的剛柔混合模型,對其模態(tài)信號和振動響應進行了具體的分析比較,為進...
【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市
【文章頁數】：59 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－１自動碼垛機簡圖??
?２Ｍ?ＲＰＳ?３Ｈ?ＺＰ?ＸＨ?－ＬＭＵ?｜??〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??圖３－１?ＥＭ２５３運動模塊簡圖??ＥＭ２５３用于Ｓ７－２００ＰＬＣ的定位控制系統(tǒng)中，通過Ｓ７－２００ＰＬＣ的擴展接口相連，??來完成與Ｓ７－２００ＰＬＣ?ＣＰＵ之間的通訊，進而產生高頻率脈沖來實現對電機的位置??控制。在ＳＴＥＰ７中可以根據ＥＭ２５３的配置向導操作對該定位模塊進行配置。ＥＭ２５３??定位模塊可以提供１２ＫＨＺ－２００ＫＨＺ的脈沖頻率，當測量控制系統(tǒng)的運動時，其單??位既可以采用脈沖數，也可以采用英尺、厘米等工程單位。對于機構運動的增減??速描述，ＥＭ２５３模塊可以使用Ｓ曲線和直線兩種描述方式，并且最多使用４種不??同的速度實現來完成對每段運動的軌跡包絡。ＥＭ２５３功能強大，提供了絕對方式、??相對方式和手動方式等多種工作模式。最多可以控制２５個位置點。如圖３－２所??示為ＥＭ２５３的基本工作原理圖［１３］：??Ｊ￣接口轉化?．??ｒ＊１控制電路ｔ??－ｐｉ?＾??｜?ｙ?ｇ?脈沖－??＾Ｘ??位狀｜監(jiān)？７?２００?．調用Ｅｌｉ２５ｊ?ｐＩ－１蠢—－伺服控制器?（＾服電，）??ｍ＼?｜＿Ｊ????圖３－２?ＥＭ２５３工作原理??１４??
的ＥＭ２５３運動模塊配置向導對該模塊進行配置。首先啟用ＳＴＥＰ７應用程序，并打??開Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ工具欄，首先進行Ｓ７－２００位置控制模式的選擇，??這里選擇第二項，即配置ＥＭ２５３定位模塊，如圖３－３所示。??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ?＾?１??Ｔｈｉｓ?ｗｉｚａｒｄ?ｗｉｌｌ?ｈｅｌｐ?ｙｏｕ?ｕｓｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ａ?ｐ＆ｒｔ?ｏｆ?ｙｏｕｒ?＆ｐｐｌｉｃ＆ｔｉｏｉｌ??ＨＴｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｈａｓ?ｔｗｏ?ｂｕｉｌｔ－ｉｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｏｕｔｐｕｔ?／?Ｐｕｌｓｅ?Ｗｉｄｔｈ?Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ??（ＪＴＯ／ＦＷＭ）?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．?Ｔｈｅｓｅ?ｃａｎ?ｂｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ?ｔｏ?ｏｕｔｐｕｔ?ｐｕｌｓｅｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｈｅ??ＳＴ－２００Ｊ?ｓ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｕｔｐｕｔｓ．?Ｔｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｃａｎ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ａ?ｍａｘｉｍｖｕｎ?ｐｕｌｓｅ?ｒａｔｅ?ｕｐ?ｔｏ??Ｐ?Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ?ｔｈｅ?ｏｎ?ｂｏ＆ｒｄ?ＰＴＯ／ＰＷＭ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｓ７＿２００?ＰＬＣ??Ｆｏｒ?ｍｏｒｅ?ａｄｖａｎｃｅｄ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ADAMS/Vibration的立式輥磨機粉磨裝置的振動分析[J]. 張玉寶,毛海東. 煤礦機械. 2017(04)
[2]鋼管碼垛機移料機構設計及仿真分析[J]. 宋新環(huán),張玉華,任星,余智庭. 重型機械. 2016(03)
[3]基于ADAMS/Vibration的鋼管自動輸送機構的振動分析[J]. 鄭帥,柴曉艷,劉錫軍,元磊. 重型機械. 2016(01)
[4]基于ADAMS的旋轉電弧傳感器的振動分析[J]. 劉繼忠,祝順風,葉艷輝. 電焊機. 2015(07)
[5]基于PLC定位模塊EM253的伺服控制系統(tǒng)[J]. 強明輝,何曉. 電氣自動化. 2014(03)
[6]Parallel computing study for the large-scale generalized eigenvalue problems in modal analysis[J]. FAN XuanHua,CHEN Pu,WU RuiAn,XIAO ShiFu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(03)
[7]EM253位控模塊在步進電動機控制中的應用[J]. 徐鹿眉. 微特電機. 2013(09)
[8]基于ADAMS的排土機底盤振動分析與結構改進[J]. 肖艷軍,于大海,張曉光,關玉明. 礦山機械. 2013(08)
[9]Improved Reliability Analysis Method Based on the Failure Assessment Diagram[J]. ZHOU Yu,ZHANG Zheng*,and ZHONG Qunpeng School of Material Science and Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(04)
[10]我國鋼管工業(yè)的現狀和今后發(fā)展的思考[J]. 殷國茂. 鋼管. 2011(01)
碩士論文
[1]全自動鋼管碼垛機自動輸送機構的研究[D]. 元磊.天津理工大學 2017
[2]新型鋼管碼垛機的研制[D]. 宋新環(huán).天津理工大學 2016
[3]Φ335全自動鋼管端面倒棱機自動輸送機構的研究[D]. 鄭帥.天津理工大學 2016
[4]全自動鋼管倒棱機控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 田新利.天津理工大學 2012
[5]基于運動控制卡的高精度伺服系統(tǒng)研究[D]. 韓金恒.青島大學 2009
[6]新型二沖程微型擺式內燃機的振動特性分析與仿真[D]. 武利霞.內蒙古工業(yè)大學 2007
本文編號：3286859
【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市
【文章頁數】：59 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－１自動碼垛機簡圖??
?２Ｍ?ＲＰＳ?３Ｈ?ＺＰ?ＸＨ?－ＬＭＵ?｜??〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??圖３－１?ＥＭ２５３運動模塊簡圖??ＥＭ２５３用于Ｓ７－２００ＰＬＣ的定位控制系統(tǒng)中，通過Ｓ７－２００ＰＬＣ的擴展接口相連，??來完成與Ｓ７－２００ＰＬＣ?ＣＰＵ之間的通訊，進而產生高頻率脈沖來實現對電機的位置??控制。在ＳＴＥＰ７中可以根據ＥＭ２５３的配置向導操作對該定位模塊進行配置。ＥＭ２５３??定位模塊可以提供１２ＫＨＺ－２００ＫＨＺ的脈沖頻率，當測量控制系統(tǒng)的運動時，其單??位既可以采用脈沖數，也可以采用英尺、厘米等工程單位。對于機構運動的增減??速描述，ＥＭ２５３模塊可以使用Ｓ曲線和直線兩種描述方式，并且最多使用４種不??同的速度實現來完成對每段運動的軌跡包絡。ＥＭ２５３功能強大，提供了絕對方式、??相對方式和手動方式等多種工作模式。最多可以控制２５個位置點。如圖３－２所??示為ＥＭ２５３的基本工作原理圖［１３］：??Ｊ￣接口轉化?．??ｒ＊１控制電路ｔ??－ｐｉ?＾??｜?ｙ?ｇ?脈沖－??＾Ｘ??位狀｜監(jiān)？７?２００?．調用Ｅｌｉ２５ｊ?ｐＩ－１蠢—－伺服控制器?（＾服電，）??ｍ＼?｜＿Ｊ????圖３－２?ＥＭ２５３工作原理??１４??
的ＥＭ２５３運動模塊配置向導對該模塊進行配置。首先啟用ＳＴＥＰ７應用程序，并打??開Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ工具欄，首先進行Ｓ７－２００位置控制模式的選擇，??這里選擇第二項，即配置ＥＭ２５３定位模塊，如圖３－３所示。??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｗｉｚａｒｄ?＾?１??Ｔｈｉｓ?ｗｉｚａｒｄ?ｗｉｌｌ?ｈｅｌｐ?ｙｏｕ?ｕｓｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ａ?ｐ＆ｒｔ?ｏｆ?ｙｏｕｒ?＆ｐｐｌｉｃ＆ｔｉｏｉｌ??ＨＴｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｈａｓ?ｔｗｏ?ｂｕｉｌｔ－ｉｎ?Ｐｕｌｓｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｏｕｔｐｕｔ?／?Ｐｕｌｓｅ?Ｗｉｄｔｈ?Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ??（ＪＴＯ／ＦＷＭ）?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．?Ｔｈｅｓｅ?ｃａｎ?ｂｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ?ｔｏ?ｏｕｔｐｕｔ?ｐｕｌｓｅｓ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｈｅ??ＳＴ－２００Ｊ?ｓ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｕｔｐｕｔｓ．?Ｔｈｅ?Ｓ７－２００?ＰＬＣ?ｃａｎ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ａ?ｍａｘｉｍｖｕｎ?ｐｕｌｓｅ?ｒａｔｅ?ｕｐ?ｔｏ??Ｐ?Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ?ｔｈｅ?ｏｎ?ｂｏ＆ｒｄ?ＰＴＯ／ＰＷＭ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｓ７＿２００?ＰＬＣ??Ｆｏｒ?ｍｏｒｅ?ａｄｖａｎｃｅｄ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｍｏｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ADAMS/Vibration的立式輥磨機粉磨裝置的振動分析[J]. 張玉寶,毛海東. 煤礦機械. 2017(04)
[2]鋼管碼垛機移料機構設計及仿真分析[J]. 宋新環(huán),張玉華,任星,余智庭. 重型機械. 2016(03)
[3]基于ADAMS/Vibration的鋼管自動輸送機構的振動分析[J]. 鄭帥,柴曉艷,劉錫軍,元磊. 重型機械. 2016(01)
[4]基于ADAMS的旋轉電弧傳感器的振動分析[J]. 劉繼忠,祝順風,葉艷輝. 電焊機. 2015(07)
[5]基于PLC定位模塊EM253的伺服控制系統(tǒng)[J]. 強明輝,何曉. 電氣自動化. 2014(03)
[6]Parallel computing study for the large-scale generalized eigenvalue problems in modal analysis[J]. FAN XuanHua,CHEN Pu,WU RuiAn,XIAO ShiFu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(03)
[7]EM253位控模塊在步進電動機控制中的應用[J]. 徐鹿眉. 微特電機. 2013(09)
[8]基于ADAMS的排土機底盤振動分析與結構改進[J]. 肖艷軍,于大海,張曉光,關玉明. 礦山機械. 2013(08)
[9]Improved Reliability Analysis Method Based on the Failure Assessment Diagram[J]. ZHOU Yu,ZHANG Zheng*,and ZHONG Qunpeng School of Material Science and Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(04)
[10]我國鋼管工業(yè)的現狀和今后發(fā)展的思考[J]. 殷國茂. 鋼管. 2011(01)
碩士論文
[1]全自動鋼管碼垛機自動輸送機構的研究[D]. 元磊.天津理工大學 2017
[2]新型鋼管碼垛機的研制[D]. 宋新環(huán).天津理工大學 2016
[3]Φ335全自動鋼管端面倒棱機自動輸送機構的研究[D]. 鄭帥.天津理工大學 2016
[4]全自動鋼管倒棱機控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 田新利.天津理工大學 2012
[5]基于運動控制卡的高精度伺服系統(tǒng)研究[D]. 韓金恒.青島大學 2009
[6]新型二沖程微型擺式內燃機的振動特性分析與仿真[D]. 武利霞.內蒙古工業(yè)大學 2007
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