橡胶四辊压延机自动控制系统

1、论文 课 题 橡胶四辊压延机自动控制系统学 院 教育中心 专 业 年 级 学 号 姓 名 导 师 定稿日期： 年 月 日第 15 页橡胶四辊压延机自动控制系统摘 要本文介绍了国内四辊压延机的发展现状，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。设计了一种基于PLC的全自动四辊压延机，介绍了工作原理，并设计了电路，并根据直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，在电力电子变换器中以晶闸管为主的可控器件已经基本被功率开关器件所取代，因而变换技术也由相位控制转变成脉宽调制（PWM）；交流可调拖动系统正逐

2、步取代直流拖动系统。然而，直流拖动控制毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且我国早期的许多工业生产机械都是采用直流拖动控制系统，所以它在工业生产中还占有相当大的比重，短时间内不可能完全被交流拖动系统所取代。而调速系统按照不同的标准又可分为不同的控制系统。但是，从一定角度上来说，可以把调速系统笼统的分为开环调速系统和闭环调速系统。开环调速系统结构简单、容易实现、维护方便，但是它的静态和动态性能往往不能满足生产和控制要求。而闭环控制系统可以很好的解决这些问题，因此在实际生产中得到了广泛的应用。其中，转速、电流双闭环控制直流系统是性能最好、应用最广的直流调速系统。本次课程设计是关于对基于PLC的四辊压

3、延机系统的设计说明。该系统具体主要关于1.四辊压延机的结构参数说明.2.PLC的介绍。3.PLC的选型方案设计。4.调速系统方案进行比较论证，包括主电路方案和控制回路方案。 关键词：四辊压延机，PLC，调速AbstractIs introduced in this paper the current situation of the development of the domestic four roll calender, and existing problems, and introduces the working principle of the programmable cont

4、roller, selection basis. Design a kind of based on PLC automatic four roll calender, detailing the selection of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 S7-400PLC, according to the design requirements of input and output of the PLC I / O for the distribution, and the preparation of the ladder

5、diagram of the system is running. Introduces the working principle, and the design of the circuit, and according to the DC motor has a good starting and braking performance, is suitable for the wide range speed smoothly, in many of the need for speed or fast forward and reverse drag in the field of

6、electricity has been widely used. In the power electronic converter, the thyristor controlled device has been replaced by the power switch device, and the transformation technology is transformed into the pulse width modulation (PWM) by the phase control. However, DC drive control is more mature in

7、theory and practice, and many industrial production machinery in our country is the use of DC drive control system, so it occupies a large proportion in industrial production.The speed control system can be divided into different control systems according to different standards. However, from a cert

8、ain point of view, it can be divided into the speed control system is generally divided into open loop speed control system and closed-loop speed control system. Open loop speed control system is simple in structure, easy to implement and easy to maintain, but its static and dynamic performance can

9、not meet the requirements of production and control. The closed-loop control system can be a good solution to these problems, so it has been widely used in the actual production. Among them, the speed and current double closed-loop control of DC system is the best performance, the most widely used D

10、C speed control system.This course is designed to illustrate the design of the four roll calender system based on PLC.The system is mainly about the specific structural parameters of 1 four roll calender that the introduction of.2.PLC. 3.PLC selection scheme design. 4 speed control system scheme for

11、 comparison, including the main circuit and control circuit scheme。Keywords: four roll calender, PLC, speed目录1绪论11.1工艺简介11.2设计内容与要求11.3四辊压延机概况21.4四辊压延机的技术特点和发展现状22 方案设计32.1电力拖动方案设计32.2双闭环调速系统框图设计63 轧辊电机主电路设计（各主要元器件参数计算）53.1变压器参数计算83.2晶闸管参数计算83.3平波电抗器参数计算103.4接触器参数计算123.5自动空气开关参数计算133.6制动电阻计算133.7各保护

12、元器件参数计算144 控制电路设计174.1双闭环调速系统电路设计174.1.1控制回路接线图194.2调节器参数计算214.2.1电流调节器参数计算214.2.2转速调节器参数计算234.3触发电路设计255调距电机与油泵电机主电路设计275.1调距电机主电路设计275.2油泵电机主电路设计276. 主令控制电路设计286.1PLC接线图设计286.2I/O表296.3梯形图306.4指令图327. 可调电加热恒温系统设计347.1温度变送系统设计347.1.1DDZ-III型热电偶变送器原理357.1.2热电偶367.1.3一般温度变送器的线性化方法367.2温度调节系统设计367.3温度

13、控制系统设计377.3.1输入电路377.3.2比例微分电路387.3.3比例积分电路387.3.4输出电路398心得体会419参考文献4210致谢431 绪论压延机的概况压延机室根据辊筒数目可以分为：两辊，三辊，四辊，五辊和六辊等，两辊压延机应用广泛，可以加工低碳钢，铜银钳铝，有色金属板等材料等，三辊压延机应用的较少，生产类型比较单一，四辊压延机滚筒线速度要求可以较高，而且压延的产品厚度均匀，表面光洁程度很高，但是四辊压延机价格昂贵，设备复杂，五辊压延机和六辊压延机的压延效果远远强于其他种类的压延机，但是由于设备占地面积大，维修困难等问题，目前仅为专门生产某种产品而使用，还没有得到普遍的推广

14、使用。四辊压延机的技术特点和发展现状：图1.2 四辊压延机实物图压延机具有效率高、精度高等特点。其中Z型辊筒排列合理，能减少辊筒的弹性变形，便于供料，因此应用较广。压延机的工作原理：压延工艺的必要工作条件之一：胶料与辊筒的摩擦角必须大于接触角，胶料才会被拉入辊距中去。四辊压延机在压延工作的过程中，辊筒是在一定的速比下工作的，使胶料进一步捏合及增加可塑度，最后通过最小辊距，被压延成具有一定的厚度和宽度的胶片；在辊筒挤压力的作用下，把胶片挤压在纺织物或钢丝帘布上。有的需压成一定花纹和形状，有的需要将多层不同用途、颜色、及形状的胶片联合在一起。压延机分两种：1 .普通压延机：国内广泛使用的是普通四辊

15、压延机是610×1730型四辊压延机。2.精密压延机：除了具备普通压延机的主要零部件外，还采用了一系列提高压延机精度、压延机速度及方便操作的措施。主要有：斜型、S型（700×1800）、Z型。国内对压延机的据不稳定性研究比较多，但对压延机的整体稳定性的研究比较少，少有的研究也是数学模型比较复杂，并且不能全面的表述压延机的整体情况，大多数学者的研究都是单一的研究压延机辊筒的的强度，从有限元分析的结果来改善结构，优化后的结果也是进行静力学分析，无视了压延机在工作时，机架的稳定对生产的影响，国内生产的压延机在压延过程中，胚料的流动性较差， 辊筒的轴承会产生弯曲变形，对压延制品产生

16、不良的影响，压延制品中间厚两边薄的现象经常发生，虽然四辊压延机在加工产品厚度误差较小等方面的性能已经远远超过两辊压延机，但四辊压延机复杂的结构以及极高的价格和它的维修难度大灯特点，令一般厂家望而却步，更不用说厂房造价成本和设备运行及维护费用。中国四辊压延机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。2 方案设计2.1电力拖动方案设计由电动机理论知，直流电动机的机械特性方程为式中

17、直流电动机的转速（r/min）电动机的额定电压(v)：电动机电枢电路总电阻()电动势常数(v·minr)；转矩常数，T电动机电磁转矩(N·m)；电动机磁通(wb)。由上式可见，实现电动机调速方法有1)改变电动机电枢电压。2)改变励磁磁通。3)改变电枢回路的附加电阻。三种调速方法的性能比较对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。直流调速系统的控制方案比较常用的有

18、开环控制、转速负反馈闭环控制和双闭环控制。2.2双闭环调速系统框图设计双闭环直流调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流, 即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换

19、器UPE，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。图2.1 双闭环调速系统框图 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。这样构成的双闭环直流调速系统。轧辊主驱动电机的主回路线路图如下图2.2 轧辊主驱动电机的主回路线路图8 心得体会通过本次毕业设计，我对运动控制等多门课程有了更深刻的认识，尤其是直流双闭环调速系统。同时，在这次课程设计中，我们要用到很多以前学的课程知识，比如电力电子，工厂供电，半导体变流等，通过此次设计我们很好的巩固了以前所学的知识，而且提高了自己综合运用各种知识的能力。毕设过程中，根据步骤计算编写出每个模块的功能，要使整个系统能够良好地工作，每一个模

20、块都要精确计算协调工作，否则整个系统将完成，通过毕设，对双闭环直流调速系统有了更深刻的了解。传统的双闭环直流调速系统的转速调节器一般采用比例积分调节器，采用这种调节器存在两个问题：一是饱和限幅问题；二是系统在启动过程中必然存在的转速超调问题。这些问题都有待进一步的研究和改进。经过12周的设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我曾经迷茫没有头绪也担心无法完成。从开始时冲满好奇到最后完成的小小成就感，点点滴滴无不令我回味无长。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正发挥用处，从而提高自己的动手能力

21、和独立思考的能力。在毕设的过程中遇到问题层出不穷，要一个人完成一个独立的毕设难免会遇到困难，同时在毕设过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识没有太多的理解及深刻的掌握。经过本次毕设，我收获知识的同时，还吸收了经验。通过查找大量资料，请教老师，从不知道做什么，到慢慢理解自己毕设的内容及结构，在各种能力上也都有了提高。更重要的是，在毕设过程中，我学习到了独立学习的方法。日后生活工作中必能学以致用。6主令控制电路设计6.1 PLC接线图设计图6.1 调距电动机接线图6.4指令表表6.3 调距离电机指令表：表6.4 油泵电机指令9参考文献1 张进秋.可编程控制器原理及应用实例M北京，机械工业出版社.2005.2 李名雨.电机与电器M北京，北京理工大学出版社.19983 高和.可编程控制器应用技术与设计实例M 北京，人民邮电出版社.20044 韩常PLC编程及应用M 北京机械工业出版社20055 鲁远栋PLC机电控制系统应用设计技术M 北京电子工业出版社.2006.3.6 郝鸿安常用模拟集成电路应用手册M 北京，人民邮电出版社.1991.7