基于触摸屏和PLC的大型金相试样切割机控制系统的研究

发布时间：2017-03-29 18:21

  本文关键词：基于触摸屏和PLC的大型金相试样切割机控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 金相试样切割机主要用于金相试样的截取和各种材料的下料、切口等，广泛的应用于机械、冶金、汽车、航空航天等领域，是金相取样分析过程中的重要设备之一。目前，国内金相试样切割设备形式多样，以微处理器为基础的各种制样设备是金相制备先进技术的代表，，但是自动化程度较低，不能够直接对较大零件进行取样。为了满足行业的要求，促进金相事业的发展，需要设计高精度、高性能和操作方便的金相切割控制系统。 本文根据金相取样的特殊要求，研究了切割机机械结构运动原理和金相试样切割的过程，通过机电结合、软硬件结合及互补、增加柔性切割功能等方式，设计了切割机控制系统。该系统主要由两部分组成：主控制系统和显示／监控系统。主控制系统和显示／监控系统采用RS232C串行通信的方式完成切割控制全过程。 主控系统采用OMRON CP1H PLC为控制核心，集中完成了限位Ⅰ／O信号和上位机串口通信信号的接收，并根据PLC内部设计程序进行集中运算处理，实现了对一台变频器和三台步进电机驱动器输出逻辑控制。为了提高系统可靠性和抗干扰能力，PLC采用RS485串行通信的方式对变频器进行控制，实现了变频器对交流异步电机的无级调速，满足了切割不同材质工件的要求。为了扩大切割范围，PLC采用高速脉冲输出功能对三台步进电机驱动器协调控制，实现了自动操作的多模式切割，能够根据零件尺寸的不同选择不同的切割方式。 显示／监控系统选用的是Eview MT508S触摸屏可编程控制终端，采用其带的人机交互界面编辑软件(EB500)，设计友好的切割参数的输入和切割过程监控界面。通过触摸键可以输入所有和切割相关的量，比如：砂轮转速、切割深度、切割速度等，监控界面在切割的过程中可显示切割余量及切割过程中的切割参数等。实现了切割过程的智能化、人性化。 本文设计的切割机控制系统具有PLC双通信、步进电机驱动器直控、切割整个过程全面监控等突出特点，系统分为自动操作和手动操作两种工作方式，设计了三种自由可选切割模式：直切、进三退一、逐层切割。大大提高了切割机的切割能力自动化程度，使切割取样更加高效、快捷。
【关键词】：金相切割机 PLC 触摸屏 串行通信 变频调速
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG48
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-10
• 2 概述10-14
• 2.1 金相试样切割技术分析10-11
• 2.2 金相试样切割机的研究状况11-12
• 2.2.1 国内金相试样切割机研究概况11
• 2.2.2 国外金相试样切割机研究概况11-12
• 2.3 金相切割机设计面临的技术问题12-13
• 2.4 切割机系统设计要求13
• 2.5 课题的主要研究内容13-14
• 3 大型金相切割机机械设计14-21
• 3.1 切割机总体结构设计14-16
• 3.2 主动力传动机构设计16-17
• 3.3 进给机构设计17-18
• 3.3.1 摇臂进给机构设计17
• 3.3.2 丝杠螺母机构设计17-18
• 3.4 快速卡具设计18-19
• 3.5 内置式循环冷却系统设计19-20
• 3.6 切割机总体机构运动原理20-21
• 4 大型金相切割机控制系统硬件设计21-53
• 4.1 控制系统总体方案的确定21-24
• 4.1.1 控制系统方案的讨论21-23
• 4.1.2 控制系统硬件总体结构23-24
• 4.2 可编程控制器核心控制模块24-31
• 4.2.1 PLC 技术概述24-26
• 4.2.2 PLC 选型及性能介绍26-28
• 4.2.3 PLC 主要功能系统中的应用28-30
• 4.2.4 控制系统 PLC 的 I/O 存储地址分配30-31
• 4.3 PLC 与步进电机细分驱动器接口电路31-35
• 4.3.1 步进电机的工作原理及特点31-32
• 4.3.2 步进电机及细分式驱动器的选型32-33
• 4.3.3 步进电机驱动器接口电路33-35
• 4.4 PLC 与 MM420 变频器接口电路35-44
• 4.4.1 变频调速技术概述35-37
• 4.4.2 变频器的选型及性能介绍37
• 4.4.3 PLC 与变频器 RS485 通信37-41
• 4.4.4 PLC 与 MM420 通信协议介绍41-43
• 4.4.5 变频器控制电气原理图43-44
• 4.5 人机交互界面设计44-53
• 4.5.1 触摸屏的选型和性能介绍44-45
• 4.5.2 PLC 与 MT508S 触摸屏通信45-47
• 4.5.3 PLC 与触摸屏通信协议介绍47-49
• 4.5.4 控制系统触摸屏操作界面设计49-53
• 5 大型金相切割机控制系统软件设计53-59
• 5.1 系统主控程序设计53-54
• 5.2 系统测试程序设计54-55
• 5.3 自动系统程序设计55-57
• 5.4 手动控制程序设计57-59
• 6 切割机安全性设计与抗干扰措施59-63
• 6.1 机械设计中的安全保护措施59
• 6.2 电气控制中的安全保护措施59-60
• 6.3 电气控制中的抗干扰措施60-63
• 6.3.1 PLC 的抗干扰措施60-61
• 6.3.2 MM420 变频器的抗干扰措施61-62
• 6.3.3 MT508S 触摸屏的抗干扰措施62-63
• 7 自动控制系统的安装与调试63-65
• 8 大型切割机切割工艺参数测试65-69
• 9 结论与展望69-70
• 参考文献70-73
• 在读期间发表的学术论文73-74
• 作者简介74-75
• 致谢75

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 凌人蛟;陈晖;练福军;;小型金相试样切割机机械部分的设计[J];机械工程师;2011年12期

2 张旭飞;张燕;梁栋;;基于PLC的椰子切割机的设计与控制研究[J];农机化研究;2012年03期

3 申小玲;牟明福;;基于PLC的煤矿配煤装车系统研究[J];煤矿机械;2013年09期

4 张旭飞;张燕;梁栋;;椰子剥衣机的液压系统控制研究[J];液压与气动;2011年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 吕品;钕铁硼氢粉碎工艺计算机控制系统的研究[D];内蒙古科技大学;2010年

2 汪洋;Q-600型金相试样切割机的控制系统优化[D];河北农业大学;2010年

3 王圳;隧道式远红外饼干烤炉的控制系统设计[D];曲阜师范大学;2012年

4 侯云辉;接触网作业车工作台姿态调节系统研究[D];太原科技大学;2013年

5 张大向;基于PLC的转直角角焊缝控制系统研究[D];西南交通大学;2013年

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本文编号：275128