基于變頻器和plc的卷籠機控制系統設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 是改進現有鋼筋卷籠機的缺點，設計一種更為便捷，安全可靠的鋼筋卷籠機。 本課題的主要研究內容如下： （ 1）設計自動上料機， 改變以往的人工上料方式，節省人力。 （ 2）設計自動焊接部分，改變以往的焊接方式，避免出現脫焊現象。 （ 3）設計主電路和控制電路，增加安全保護器件，實現安全可靠生產。 （ 4） plc 內控制程序的設計，精確控制箍筋間距。提高產品質量。 （ 5）通過 PID 調節兩臺電動機的同步控 制，實現同步調速，減小誤差，控制達到極限偏差要求。 （ 6）改善移動盤和固定盤結構，使生產的鋼筋籠直徑可以在一定范圍內調節。 研究方法 研究方法就是查閱相關材料，以現有的鋼筋卷籠機為基礎，分析鋼筋卷籠機運動過程以及控制要求，利用現有資源，改善鋼筋卷籠機，實現自動化機械化生產。 2 鋼筋卷籠機的設計 工藝要求 （ 1）主筋間距誤差小，能控制在 1cm 之內。 （ 2）一米之內盤筋間距誤差可控制在 5mm 以內。 （ 3）生產安全得到保障。 （ 4）焊點飽滿、牢固，籠子不散架。 工作原理 本設計的工作原 理是，首先通過電機帶動的自動上料機上料，在自動上料機上有限位器，當限位器被壓下時，延時一秒后，支料架按固定旋轉一定的角度，然后通過推進系統將主筋推到相關位置，最后通過電動電動螺絲刀擰緊。如此反復直至所有主筋被固定好。卷籠過程是將通過鋼筋矯直機矯直過的鋼筋固定焊接到主筋上，通過 PID 控制移動盤電機和固定盤電機同步同速，電機轉速可根據施工要求通過變頻器修改。牽引電機牽引移動盤移動，速度同樣可根據施工要求通過變頻器調節。在焊接部分，采取自適應目錄 9 控制自動化焊接設備自動焊接。同時在盈動盤移動的過程中，沒通過兩米，就會有 一個液壓支撐架啟動，支撐鋼筋籠，防止鋼筋籠因為自身重力發生形變，直到鋼筋籠制作完成。 技術參數 表 1 卷籠機技術參數 標題 參數 外形尺寸（最大工作狀態）（ mm） 28000*6000*2500 總重量（ KG） 20xx 適用樁徑（ mm） 6002500 鋼筋籠長度（ m） 12 18 22 27 鋼筋籠重量（ KG） 8000 主筋直徑（ mm） 1240 箍筋直徑（ mm） 616 箍筋間距（ mm） 50400 焊接方式 二氧化碳保護焊 液壓參數（ MP） 8 電源參 數 380V 50Hz 3 控制系統硬件的選擇 變頻器的選擇 變頻器的內部結構就是 IGBT[1]，它通過內部結構中的 IGBT 的開和閉來調整變頻器的輸出電源的頻率和電壓，根據工作電機的實際生產要求，來提供工作電機所需要的電源的頻率和電壓，從而實現快速的調節速度。另外，變頻器本身還具有的自保護功能，例如過電流、過電壓、過載保護等。隨著工業生產自動化程度的快速發展，變頻器已被越來越廣泛的使用。 在本設計中選擇三菱的 ( ,)變頻器。該變頻 器在工作在 的頻率下，通過使用先進的磁通矢量控制模式可以把工作電機的轉矩提高到原來的二倍 ( 以下，本文所選電機功率均在 3KW 以下 )。同時它還具有目前最先進的自學習功能。瞬時過載增加到原來的二倍時，允許的最大持續時間變為 3 秒（以前的產品過載 200%時最多只被允許持續 秒），極少出現錯誤報警的現象。使用最新研制的一種風扇，它的使用壽命能夠達到 10 年或者更長，當利用冷卻風扇開 /關控制時，可以進一步延長這款風扇的使用壽命。他所使用的電容器也是目前電容器產品中使用壽命目錄 10 比較長的一款，可以達到 10 年 之久。 PLC 的選擇 可編程邏輯控制器（簡稱 PLC），它是目前用于 自動控制 系統中一種非常方便快捷的控制設備 [2]。在可編程邏輯控制器還沒有出現的時候，想要完成一套具有相同功能的自動化控制系統，大多數情況下要使用大概一千個 繼電器 以及計數器才能完成。可編程邏輯控制器一般在賣給用戶以前就已經把它的內部系統程序初始化完畢，用戶在使用時可以直接根據自己的需要，自行的編輯相應的用戶程序來滿足不同的自動化生產要求 [3]。 目前市場中的 PLC 產品基本上是美國、歐洲和日本三個國家的品牌。在型號選擇中經過反復查閱比較，從經濟性、操作性和實用性等角度考慮，選中了三菱 FX 系列的小型 PLC。 FX3G 系列 PLC 內部的程序存儲器具有很大的容量，程序編寫最高可以達到 32K步，在標 準模式時在 s 的時間內就可以完成基本指令處理，同時它的軟元件數量還可以得到大幅的擴充，使用戶可以更加便捷的編寫程序并進行處理數據 [5]。 FX3G 系列PLC 本身就帶有兩個具有很高通訊速度的接口，它們既可以一起使用，也可以分開單個使用，因此在通訊配置的選擇方面變得更加便捷。晶體管輸出型的 PLC 內部的基本單元具有很高的輸出速度，最高可以達到 100KHZ，這樣的話，我們便可以通過編寫指令既方便又快捷的進行定位設置。在保護程序方面， FX3G 也在本質上有了進展。它本身帶有兩個不同級別的密碼，這些密碼可以分別區分 出設備制造商的訪問權限和使用用戶的訪問權限。它內部具有的程序保護功能可以將 PLC 封鎖住，但是新的程序被寫入時它又可以再次打開。考慮到要與原有系統匹配兼容，右側總線則可連接傳統三菱 PLC 的 I/O 擴展模塊和特殊功能模塊。 FX3G 系列 PLC 傳承了 PLC 的經典，不斷開拓創新，為客戶提供非常專業非常具又人性化設計的解決方案，對于各種行業的不同用戶的控制系統要求都可以一一滿足，在競爭越來越激烈的現代工業領域，具有高度靈活性的 FX3G 系列 PLC 必將在眾多 PLC 產品中脫穎而出。 電機的選擇 本設計采用交流異步電動機 。費拉里斯堅信他所講述的旋轉磁場理論以及他所發明的新產品在科學領域上的價值遠遠超過在物質領域上的價值，因此他故意不為自己的發明申請 專利 ，而是在他的實驗室向所有人展示他所有的最新的研究成果。鼠籠型異步電機是目前市場上應用最廣泛的一種異步電機 [7]。因為異步電機作的轉子繞組的 電流 是由于轉子轉動切割磁鐵產生的磁感線感應產生的，所以它又被稱為感應電動機。目前在所有種類的電動機中，異步電機是使用最多的一種電動機。在各國的以電為動力的機械生產應用中，異步電動機占了百分之九十左右的份額，其中小型異步電動機就占到 70%以上。 目錄 11 4 控制系統的設計 控制系統程序流程圖 程序流程圖在 程序分析 中是最為基本、最為重要的一種分析技術，在進行生產程序流程分析過程中，它是最基本的一種工具。通過使用 工序 圖示符號，來對制造現場的整個生產制作過程做詳細的記錄，以方便人們對 產品 在整個生產制造過程中包括生產、加工、檢驗、 儲存 等在內的環節進行詳細的了解與深度的分析，特別適用于分析生產過程中成本浪費很大的生產，有效的提高經濟效益。 控制系統子程序流程圖 子程序流程圖如圖 1 所示 : 圖 1 子程序流程圖 控制系統主程序流程圖 主程序流程圖如圖 2 所示： 開始 數據采集 濾波去干擾 計算誤差 e 積分分離 PID 運算 驅動控制 返回 目錄 12 Y N Y N Y N 圖 2 主程序流程圖