双刀切纸机控制系统设计

摘要

造纸工业是国民经济的重要支柱产业之一，近年来我国造纸工业有了很大的发展。随着国内造纸业和印刷业的快速发展，对切纸机的要求也越来越高。切纸机是比较常见的纸张加工设备，是造纸业和印刷业中一种非常重要的机械装置，它主要是用来把已经生产好的原纸剪切成不同规格的纸张，以满足不同用户的需要。切纸机控制系统的性能直接决定了所生产纸张的品质，切纸机的控制精度要高于整个造纸设备的其他部分。如何提高切纸精度，减少废品量需要进行深入的研究。文章的主要工作总结如下:
　　根据双刀切纸机的工艺要求，对速度控制方案和伺服控制方案进行了深入的分析和比较。速度控制方案的设计方法是根据送纸辊的速度、切纸的长度、切纸辊的速度这三者之间的固定关系进行控制，利用可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)读取送纸辊的实际速度和切纸长度进行计算得出切纸辊的速度，通过通讯将该速度值写入切纸辊变频器，从而控制切纸辊进行连续不断的切纸。文章根据速度控制方案的原理计算得出速度控制方案的切长误差不能满足设计要求，最终确定控制系统采用伺服方案。
　　双刀切纸机的伺服控制方案的设计。控制系统利用伺服电动机拖动切纸辊，在送纸机构处安装能够准确测量纸张速度的编码器，将其测量的纸的速度作为主速度输入到伺服驱动器中，伺服驱动器根据切长和纸速等数据计算得到伺服电动机的速度，驱动伺服电动机对纸张速度进行实时的跟随。伺服电机的编码器向驱动器反馈脉冲数，驱动器对电动机输出轴的位置进行修正。
　　对控制系统进行了硬件和软件的设计，完成现场的安装和调试。主要包括PLC、触摸屏、变频器、伺服驱动器和一些断路器的接线，编码器的安装，电机线的连接，PLC、触摸屏的程序编写、下载、调试，变频器、伺服驱动器的参数设置等。调试工作主要是对伺服驱动器中位置环和速度环参数的调试。控制系统已经在河北某纸业公司的生产线上使用了将近一年的时间，达到了最初的设计目标，切纸精度高，得到用户的肯定。
　　为了充分利用伺服系统的性能，设计了速度模式、位置模式的实验方案。对伺服控制方案设计了两种运行模式，即电子凸轮运行模式和电子齿轮运行模式，并对这两种运行模式进行了对比，得到不同运行模式适用的场合，对实际的切纸机项目有一定的借鉴作用。
　　最后总结了在现场调试过程中所遇到的问题和解决方法。比如:减速机的问题，制动电阻的选型问题，接近开关的安装问题和一些其他需要注意的事项。希望论文能为以后的研究工作提供一些参考依据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 国内外的动态与水平

1．3 课题的主要内容

2 双刀切纸机控制系统分析与确定

2．1 双刀切纸机工作原理

2．2 速度控制方案分析

2．3 伺服控制方案分析

2．3．1 伺服系统概况

2．3．2 伺服电动机

2．4 双刀切纸机控制系统方案确定

2．5 小结

3 双刀切纸机控制系统硬件设计

3．1 双刀切纸机控制系统原理

3．2 双刀切纸机控制系统组成

3．2．1 编码器在伺服系统中的应用

3．2．2 可编程序控制器的应用

3．2．3 人机界面技术的应用

3．2．4 变频器的应用

3．2．5 减速机的应用

3．2．6 制动电阻的应用

3．2．7 接近开关的应用

3．3 双刀切纸机控制系统原理设计

3．3．1 送纸辊设计

3．3．2 切纸辊设计

3．4 电子凸轮

3．4．1 机械凸轮

3．4．2 电子凸轮

3．5 电子齿轮

3．6 小结

4 双刀切纸机控制系统软件设计

4．1 PLC程序设计

4．2 触摸屏程序设计

4．3 变频器参数设置

4．4 伺服驱动器参数设置

4．4．1 参数设置

4．4．2 后台软件的应用

4．4．3 参数的设定

4．5 速度链设计

4．6 小结

5 伺服系统实验方案设计

5．1 伺服系统的应用设计基本介绍

5．2 速度模式应用设计

5．2．1 速度模式相关功能参数表

5．2．2 速度模式的接线

5．2．3 点动模式运行

5．2．4 速度控制模式相关参数设置

5．2．5 通讯控制速度运行模式

5．3 位置模式应用设计

5．3．1 系统概述

5．3．2 编码器和接近开关的接线

5．3．3 位置模式的参数设置

5．3．4 伺服电机原点复归功能设计方案

5．4 位置模式实验测试方案

5．4．1 现场参数分析

5．4．2 硬件的接线

5．4．3 实验结果分析

5．5 误差分析

5．6 小结

6 现场调试

6．1 现场调试前的工作

6．1．1 需设置的相关参数

6．1．2 切刀最高线速度的关系

6．1．3 影响剪切精度的可能因素

6．2 现场调试

6．2．1 增益参数的调节

6．2．2 减速机的问题

6．2．3 制动电阻的问题

6．2．4 接近开关的问题

6．3 需要注意的其它问题

6．3．1 出现的问题

6．3．2 解决方法

6．4 电子凸轮与电子齿轮的比较

6．5 小结

7 工作总结与展望

7．1 全文的工作总结

7．2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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