基于變頻器和plc的卷籠機控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-08-14 15:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是改進現(xiàn)有鋼筋卷籠機的缺點，設(shè)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(nèi)容如下： （ 1）設(shè)計自動上料機， 改變以往的人工上料方式，節(jié)省人力。 （ 2）設(shè)計自動焊接部分，改變以往的焊接方式，避免出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象。 （ 3）設(shè)計主電路和控制電路，增加安全保護器件，實現(xiàn)安全可靠生產(chǎn)。 （ 4） plc 內(nèi)控制程序的設(shè)計，精確控制箍筋間距。提高產(chǎn)品質(zhì)量。 （ 5）通過 PID 調(diào)節(jié)兩臺電動機的同步控 制，實現(xiàn)同步調(diào)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(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)的鋼筋籠直徑可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 研究方法 研究方法就是查閱相關(guān)材料，以現(xiàn)有的鋼筋卷籠機為基礎(chǔ)，分析鋼筋卷籠機運動過程以及控制要求，利用現(xiàn)有資源，改善鋼筋卷籠機，實現(xiàn)自動化機械化生產(chǎn)。 2 鋼筋卷籠機的設(shè)計 工藝要求 （ 1）主筋間距誤差小，能控制在 1cm 之內(nèi)。 （ 2）一米之內(nèi)盤筋間距誤差可控制在 5mm 以內(nèi)。 （ 3）生產(chǎn)安全得到保障。 （ 4）焊點飽滿、牢固，籠子不散架。 工作原理 本設(shè)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(zhuǎn)一定的角度，然后通過推進系統(tǒng)將主筋推到相關(guān)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(zhuǎn)速可根據(jù)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(jù)施工要求通過變頻器調(diào)節(jié)。在焊接部分，采取自適應目錄 9 控制自動化焊接設(shè)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(fā)生形變，直到鋼筋籠制作完成。 技術(shù)參數(shù) 表 1 卷籠機技術(shù)參數(shù) 標題 參數(shù) 外形尺寸（最大工作狀態(tài)）（ 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(shù)（ MP） 8 電源參 數(shù) 380V 50Hz 3 控制系統(tǒng)硬件的選擇 變頻器的選擇 變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是 IGBT[1]，它通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的 IGBT 的開和閉來調(diào)整變頻器的輸出電源的頻率和電壓，根據(jù)工作電機的實際生產(chǎn)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(xiàn)快速的調(diào)節(jié)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(yè)生產(chǎn)自動化程度的快速發(fā)展，變頻器已被越來越廣泛的使用。 在本設(shè)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(zhuǎn)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(xù)時間變?yōu)?3 秒（以前的產(chǎn)品過載 200%時最多只被允許持續(xù) 秒），極少出現(xiàn)錯誤報警的現(xiàn)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(guān)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(chǎn)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(tǒng)中一種非常方便快捷的控制設(shè)備 [2]。在可編程邏輯控制器還沒有出現(xiàn)的時候，想要完成一套具有相同功能的自動化控制系統(tǒng)，大多數(shù)情況下要使用大概一千個 繼電器 以及計數(shù)器才能完成?？删幊踢壿嬁刂破饕话阍谫u給用戶以前就已經(jīng)把它的內(nèi)部系統(tǒng)程序初始化完畢，用戶在使用時可以直接根據(jù)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(chǎn)要求 [3]。 目前市場中的 PLC 產(chǎn)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(jīng)過反復查閱比較，從經(jīng)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(nèi)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(nèi)就可以完成基本指令處理，同時它的軟元件數(shù)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(shù)據(jù) [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(nèi)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(shè)置。在保護程序方面， FX3G 也在本質(zhì)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(qū)分 出設(shè)備制造商的訪問權(quán)限和使用用戶的訪問權(quán)限。它內(nèi)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?？紤]到要與原有系統(tǒng)匹配兼容，右側(cè)總線則可連接傳統(tǒng)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(jīng)典，不斷開拓創(chuàng)新，為客戶提供非常專業(yè)非常具又人性化設(shè)計的解決方案，對于各種行業(yè)的不同用戶的控制系統(tǒng)要求都可以一一滿足，在競爭越來越激烈的現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，具有高度靈活性的 FX3G 系列 PLC 必將在眾多 PLC 產(chǎn)品中脫穎而出。 電機的選擇 本設(shè)計采用交流異步電動機 。費拉里斯堅信他所講述的旋轉(zhuǎn)磁場理論以及他所發(fā)明的新產(chǎn)品在科學領(lǐng)域上的價值遠遠超過在物質(zhì)領(lǐng)域上的價值，因此他故意不為自己的發(fā)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(zhuǎn)子繞組的 電流 是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動切割磁鐵產(chǎn)生的磁感線感應產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)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(shù)，在進行生產(chǎn)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(xiàn)場的整個生產(chǎn)制作過程做詳細的記錄，以方便人們對 產(chǎn)品 在整個生產(chǎn)制造過程中包括生產(chǎn)、加工、檢驗、 儲存 等在內(nèi)的環(huán)節(jié)進行詳細的了解與深度的分析，特別適用于分析生產(chǎn)過程中成本浪費很大的生產(chǎn)，有效的提高經(jīng)濟效益。 控制系統(tǒng)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(tǒng)主程序流程圖 主程序流程圖如圖 2 所示： 開始 數(shù)據(jù)采集 濾波去干擾 計算誤差 e 積分分離 PID 運算 驅(qū)動控制 返回 目錄 12 Y N Y N Y N 圖 2 主程序流程圖
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