基于PLC的胶辊缠绕包覆生产线自动控制系统研究与开发

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本文在总结国内外胶辊制造现状和水平的基础上,结合企业原有胶辊缠绕包覆生产线的生产情况,利用成熟的可编程控制技术,对胶辊缠绕包覆生产过程的自动化改造技术进行研究,开发出一套具备手/自动覆胶功能、高性能、高可靠性的胶辊缠绕包覆生产线自动控制系统。该系统的硬件主要由PLC、触摸式可编程终端、挤出机、工作台、辊芯旋转工作台、压胶装置、纠偏装置、气缸、光栅尺、温度/压力传感器等组成。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)研究了胶辊缠绕包覆生产线自动控制系统的总体设计。分析了原胶辊缠绕包覆生产线存在的问题,研究了新胶辊缠绕包覆生产线的设备构成和工艺流程。通过对胶辊缠绕包覆生产线控制要求的分析,确定PLC控制方案为胶辊缠绕包覆生产线自动控制系统的实施方案,分析了该自动控制系统的控制原理,并给出了该自动控制系统的主要功能和主要器件选型。(2)研究了胶辊缠绕包覆生产线自动控制系统中变频调速技术、伺服电机驱动技术和步进电机驱动技术的应用。设计了挤出机和辊芯旋转工作台的变频调速系统,利用Modbus-RTU通信协议实现了PLC与变频器的实时数据通信,实现了挤出机出胶速度和辊芯旋转速度的平滑调节。通过PLC对步进电机和伺服电机的控制,实现了相应设备的旋转角度、速度和位置的运动控制。(3)运用PLC任务编程思想进行了整个控制系统的PLC程序结构设计,并编写了主控任务和其他分支任务的程序。运用PID控制算法实现了挤出机的温度控制和气缸的气压控制;设计了设备的原点搜索控制算法;编写了胶辊缠绕包覆的手动覆胶和自动覆胶控制程序;给出了挤出机和辊芯旋转工作台的变频调速系统程序设计流程;对提高控制系统的抗干扰能力的措施和故障诊断的规律也进行了研究。(4)运用CX-Designer开发了触摸式可编程终端控制程序,实现了整个系统的设备控制和手/自动覆胶功能。利用串行通信,实现了终端与PLC的实时通信。通过终端程序的开发,实现了生产线各个设备的运行状况显示、生产配方管理、温度趋势曲线和系统实时报警等功能。另外,还实现了胶辊缠绕包覆生产现场的实时动画模拟。
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