基于变频器和plc的卷笼机控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于变频器和plc的卷笼机控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

是改进现有钢筋卷笼机的缺点，设计一种更为便捷，安全可靠的钢筋卷笼机。 本课题的主要研究内容如下： （ 1）设计自动上料机， 改变以往的人工上料方式，节省人力。 （ 2）设计自动焊接部分，改变以往的焊接方式，避免出现脱焊现象。 （ 3）设计主电路和控制电路，增加安全保护器件，实现安全可靠生产。 （ 4） plc 内控制程序的设计，精确控制箍筋间距。 提高产品质量。 （ 5）通过 PID 调节两台电动机的同步控 制，实现同步调速，减小误差，控制达到极限偏差要求。 （ 6）改善移动盘和固定盘结构，使生产的钢筋笼直径可以在一定范围内调节。 研究方法 研究方法就是查阅相关材料，以现有的钢筋卷笼机为基础，分析钢筋卷笼机运动过程以及控制要求，利用现有资源，改善钢筋卷笼机，实现自动化机械化生产。 2 钢筋卷笼机的设计 工艺要求 （ 1）主筋间距误差小，能控制在 1cm 之内。 （ 2）一米之内盘筋间距误差可控制在 5mm 以内。 （ 3）生产安全得到保障。 （ 4）焊点饱满、牢固，笼子不散架。 工作原理 本设计的工作原 理是，首先通过电机带动的自动上料机上料，在自动上料机上有限位器，当限位器被压下时，延时一秒后，支料架按固定旋转一定的角度，然后通过推进系统将主筋推到相关位置，最后通过电动电动螺丝刀拧紧。 如此反复直至所有主筋被固定好。 卷笼过程是将通过钢筋矫直机矫直过的钢筋固定焊接到主筋上，通过 PID 控制移动盘电机和固定盘电机同步同速，电机转速可根据施工要求通过变频器修改。 牵引电机牵引移动盘移动，速度同样可根据施工要求通过变频器调节。 在焊接部分，采取自适应目录 9 控制自动化焊接设备自动焊接。 同时在盈动盘移动的过程中，没通过两米，就会有 一个液压支撑架启动，支撑钢筋笼，防止钢筋笼因为自身重力发生形变，直到钢筋笼制作完成。 技术参数 表 1 卷笼机技术参数 标题 参数 外形尺寸（最大工作状态）（ mm） 28000*6000*2500 总重量（ KG） 20xx 适用桩径（ mm） 6002500 钢筋笼长度（ m） 12 18 22 27 钢筋笼重量（ KG） 8000 主筋直径（ mm） 1240 箍筋直径（ mm） 616 箍筋间距（ mm） 50400 焊接方式 二氧化碳保护焊 液压参数（ MP） 8 电源参 数 380V 50Hz 3 控制系统硬件的选择 变频器的选择 变频器的内部结构就是 IGBT[1]，它通过内部结构中的 IGBT 的开和闭来调整变频器的输出电源的频率和电压，根据工作电机的实际生产要求，来提供工作电机所需要的电源的频率和电压，从而实现快速的调节速度。 另外，变频器本身还具有的自保护功能，例如过电流、过电压、过载保护等。 随着工业生产自动化程度的快速发展，变频器已被越来越广泛的使用。 在本设计中选择三菱的 ( ,)变频器。 该变频 器在工作在 的频率下，通过使用先进的磁通矢量控制模式可以把工作电机的转矩提高到原来的二倍 ( 以下，本文所选电机功率均在 3KW 以下 )。 同时它还具有目前最先进的自学习功能。 瞬时过载增加到原来的二倍时，允许的最大持续时间变为 3 秒（以前的产品过载 200%时最多只被允许持续 秒），极少出现错误报警的现象。 使用最新研制的一种风扇，它的使用寿命能够达到 10 年或者更长，当利用冷却风扇开 /关控制时，可以进一步延长这款风扇的使用寿命。 他所使用的电容器也是目前电容器产品中使用寿命目录 10 比较长的一款，可以达到 10 年 之久。 PLC 的选择 可编程逻辑控制器（简称 PLC），它是目前用于 自动控制 系统中一种非常方便快捷的控制设备 [2]。 在可编程逻辑控制器还没有出现的时候，想要完成一套具有相同功能的自动化控制系统，大多数情况下要使用大概一千个 继电器 以及计数器才能完成。 可编程逻辑控制器一般在卖给用户以前就已经把它的内部系统程序初始化完毕，用户在使用时可以直接根据自己的需要，自行的编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求 [3]。 目前市场中的 PLC 产品基本上是美国、欧洲和日本三个国家的品牌。 在型号选择中经过反复查阅比较，从经济性、操作性和实用性等角度考虑，选中了三菱 FX 系列的小型 PLC。 FX3G 系列 PLC 内部的程序存储器具有很大的容量，程序编写最高可以达到 32K步，在标 准模式时在 s 的时间内就可以完成基本指令处理，同时它的软元件数量还可以得到大幅的扩充，使用户可以更加便捷的编写程序并进行处理数据 [5]。 FX3G 系列PLC 本身就带有两个具有很高通讯速度的接口，它们既可以一起使用，也可以分开单个使用，因此在通讯配置的选择方面变得更加便捷。 晶体管输出型的 PLC 内部的基本单元具有很高的输出速度，最高可以达到 100KHZ，这样的话，我们便可以通过编写指令既方便又快捷的进行定位设置。 在保护程序方面， FX3G 也在本质上有了进展。 它本身带有两个不同级别的密码，这些密码可以分别区分 出设备制造商的访问权限和使用用户的访问权限。 它内部具有的程序保护功能可以将 PLC 封锁住，但是新的程序被写入时它又可以再次打开。 考虑到要与原有系统匹配兼容，右侧总线则可连接传统三菱 PLC 的 I/O 扩展模块和特殊功能模块。 FX3G 系列 PLC 传承了 PLC 的经典，不断开拓创新，为客户提供非常专业非常具又人性化设计的解决方案，对于各种行业的不同用户的控制系统要求都可以一一满足，在竞争越来越激烈的现代工业领域，具有高度灵活性的 FX3G 系列 PLC 必将在众多 PLC 产品中脱颖而出。 电机的选择 本设计采用交流异步电动机。 费拉里斯坚信他所讲述的旋转磁场理论以及他所发明的新产品在科学领域上的价值远远超过在物质领域上的价值，因此他故意不为自己的发明申请 专利 ，而是在他的实验室向所有人展示他所有的最新的研究成果。 鼠笼型异步电机是目前市场上应用最广泛的一种异步电机 [7]。 因为异步电机作的转子绕组的 电流 是由于转子转动切割磁铁产生的磁感线感应产生的，所以它又被称为感应电动机。 目前在所有种类的电动机中，异步电机是使用最多的一种电动机。 在各国的以电为动力的机械生产应用中，异步电动机占了百分之九十左右的份额，其中小型异步电动机就占到 70%以上。 目录 11 4 控制系统的设计 控制系统程序流程图 程序流程图在 程序分析 中是最为基本、最为重要的一种分析技术，在进行生产程序流程分析过程中，它是最基本的一种工具。 通过使用 工序 图示符号，来对制造现场的整个生产制作过程做详细的记录，以方便人们对 产品 在整个生产制造过程中包括生产、加工、检验、 储存 等在内的环节进行详细的了解与深度的分析，特别适用于分析生产过程中成本浪费很大的生产，有效的提高经济效益。 控制系统子程序流程图 子程序流程图如图 1 所示 : 图 1 子程序流程图 控制系统主程序流程图 主程序流程图如图 2 所示： 开始 数据采集 滤波去干扰 计算误差 e 积分分离 PID 运算 驱动控制 返回 目录 12 Y N Y N Y N 图 2 主程序流程图。