發(fā)布時間：2017-08-01 00:14

  本文關(guān)鍵詞：精焊機運動控制系統(tǒng)的研制

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【摘要】：近幾年,隨著我國長輸管線的大規(guī)模建設(shè),對鋼管的質(zhì)量要求也越來越高,對鋼管的制造技術(shù)也提出了新的要求,螺旋埋弧焊接鋼管行業(yè)從國外引進了預(yù)精焊技術(shù),滿足了鋼管的質(zhì)量和技術(shù)的要求。預(yù)精焊技術(shù)從國外進口花費了大量的資金,而國外企業(yè)設(shè)置了很高的技術(shù)壁壘。預(yù)精焊焊接技術(shù)的控制軟件和控制系統(tǒng)是這套系統(tǒng)的核心技術(shù),本文重點研究了預(yù)精焊技術(shù)精焊機的運動控制系統(tǒng),為預(yù)精焊設(shè)備國產(chǎn)化提供一點微薄的力量。本文首先描述了精焊機運動系統(tǒng)的機械設(shè)備和工藝流程,分析了鋼管在精焊機工段生產(chǎn)中的三種主要運動：直線運動,原地旋轉(zhuǎn)和螺旋運動,建立這三種運動的力學(xué)模型,并對鋼管在這三種運動中勻速運動、加速運動和減速運動所受到的力進行了計算和分析,為運動控制系統(tǒng)的建立提供了力學(xué)理論支持和控制要求。研究了現(xiàn)代運動控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,并對運動系統(tǒng)的相關(guān)的伺服驅(qū)動、伺服電機、工業(yè)以太網(wǎng)總線、編碼器和系統(tǒng)控制器等技術(shù)進行了分析,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了精焊機運動控制系統(tǒng)的硬件控制方案；然后分析TwinCAT軟件開發(fā)平臺各種性能和特點,采用基于虛擬NC主軸的同步多軸控制模型,設(shè)計了多軸同步伺服控制為核心的軟件系統(tǒng)。軟硬件系統(tǒng)設(shè)計完成后,在現(xiàn)場對精焊機運動控制系的動態(tài)性能進行了調(diào)試和測試,主要的是控制回路的PID參數(shù)進行了測試和優(yōu)化,并對鋼管在精焊機段的生產(chǎn)流程的控制程序進行了測試。經(jīng)過實際生產(chǎn)的檢驗,本文設(shè)計的精焊機運動控制系統(tǒng)顯示出十分優(yōu)異的性能,運行穩(wěn)定,步調(diào)一致,動作瞬速,很好地滿足了鋼管在精焊機生產(chǎn)的要求。
【關(guān)鍵詞】：螺旋焊接鋼管 運動控制 TwinCAT 伺服驅(qū)動
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG43;TP273
【目錄】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 螺旋焊管的發(fā)展形勢13
• 1.2 精焊機的驅(qū)動形式13-17
• 1.2.1 門式上驅(qū)動方式14-15
• 1.2.2 螺旋下驅(qū)動方式15-16
• 1.2.3 螺旋埋弧焊管精焊機的兩種驅(qū)動綜述16-17
• 1.3 運動控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 鋼管運動系統(tǒng)的動力學(xué)分析19-35
• 2.1 精焊機鋼管運動系統(tǒng)機械組成19-20
• 2.2 旋輥工藝參數(shù)設(shè)計20-25
• 2.2.1 已確定工藝參數(shù)20-22
• 2.2.2 旋輥組間距22
• 2.2.3 包角γ22-25
• 2.3 動力學(xué)分析25-33
• 2.3.1 鋼管受力25-27
• 2.3.2 均速運動受力分析27-28
• 2.3.3 加速(減速)運動的必要性及限制28-29
• 2.3.4 直線加速29-30
• 2.3.5 旋轉(zhuǎn)加速30
• 2.3.6 螺旋加速30-33
• 2.4 參數(shù)設(shè)計及選擇33-34
• 2.4.1 包角33
• 2.4.2 旋輥最大加速度33
• 2.4.3 鋼管最大運行速度33-34
• 2.4.4 電機參數(shù)要求34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 電氣系統(tǒng)設(shè)計35-47
• 3.1 控制器35-36
• 3.2 伺服電機36-38
• 3.3 編碼器38-40
• 3.3.1 增量式編碼器38-39
• 3.3.2 絕對值式編碼器39
• 3.3.3 多圈絕對值式編碼器39-40
• 3.3.4 混合式光電編碼器40
• 3.4 伺服驅(qū)動器40-41
• 3.5 工業(yè)以太網(wǎng)41-45
• 3.5.1 工業(yè)以太網(wǎng)性能分析41-43
• 3.5.2 工業(yè)以太網(wǎng)市場潛力分析43-44
• 3.5.3 精焊機工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計47-59
• 4.1 TwinCAT軟件平臺概述47-50
• 4.1.1 TwinCAT軟件平臺架構(gòu)47-48
• 4.1.2 TwinCAT System Manager介紹48-49
• 4.1.3 TwinCAT PLC Control介紹49-50
• 4.2 多軸同步控制策略50-52
• 4.2.1 主從式多軸同步控制50-51
• 4.2.2 虛擬主軸同步控制51
• 4.2.3 交叉偶合同步控制51-52
• 4.2.4 多軸同步策略選擇52
• 4.3 TwinCAT PLC Control程序設(shè)計52-57
• 4.3.1 常用模塊的功能53-56
• 4.3.2 PLC控制主要程序設(shè)計56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第5章 控制系統(tǒng)配置和調(diào)試59-71
• 5.1 TwinCAT NC介紹59
• 5.2 TwinCAT NC控制周期設(shè)置59
• 5.3 軸的建立和鏈接59-62
• 5.4 伺服驅(qū)動AX5000的配置62-63
• 5.5 實軸和虛擬NC主軸的耦合63-64
• 5.6 控制系統(tǒng)的調(diào)試64-70
• 5.6.1 速度環(huán)調(diào)試64-67
• 5.6.2 位置環(huán)測試67-70
• 5.7 控制系統(tǒng)應(yīng)用案例70
• 5.8 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)和展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-75
• 致謝75-76
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表76

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