定長切割飛剪機系統(tǒng)課設(shè)

東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙第第頁目錄第一章緒論 21.1課程設(shè)計的目的 21.2課程設(shè)計的要求 2第二章設(shè)計組成 22.1SinamcisS120 22.2控制對象 42.3S120變頻器的特點 42.4STARTER軟件的控制原理及系統(tǒng) 5第三章設(shè)計內(nèi)容 83.1STARTER軟件的基本功能 83.2DCC的組成及基本功能 83.3設(shè)計思想 93.4設(shè)計圖 93.5Trace圓盤位置 10四、結(jié)束語 11五、參考文獻 11 第一章緒論1.1課程設(shè)計的目的橡膠、鋼鐵等都是以卷裝形式運輸，但使用時需切割成定長，本系統(tǒng)利用雙圓盤模擬定長切割飛剪系統(tǒng)的工作過程1.2課程設(shè)計的要求（1）PC機與S120變頻器用以太網(wǎng)方式連接，設(shè)備工作電壓為220V；（2）通過實驗室模型模擬該系統(tǒng)，兩個圓盤，1號圓盤旋轉(zhuǎn)速度恒定，開關(guān)量觸發(fā)后2號圓盤啟動并開始追蹤1號圓盤位置，二者保持同步狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度后2號圓盤停止運行；（3）由物理按鈕控制2號圓盤啟動，2號按鈕觸發(fā)一次，2號圓盤執(zhí)行一次追蹤；（4）追蹤過程通過DCC編程實現(xiàn)；第二章設(shè)計組成2.1SinamcisS120①主要部件有：控制單元、電源模塊、電機模塊/功率模塊、編碼器信號轉(zhuǎn)換模塊、端擴展模塊②：Drive_CliQ③所有模塊之間通過Drive_CliQ網(wǎng)絡(luò)通訊④多軸控制系統(tǒng)：2.2控制對象旋轉(zhuǎn)運動定位與同步兩個圓盤，一大一小，前后放置2.3S120變頻器的特點S120是西門子推出全新的集V/F、矢量控制及伺服控制為一體的驅(qū)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機，還能控制同步電機、扭矩電機和直線電機。同時，S120還具有模塊化設(shè)計，可以提供高性能的單軸和雙軸驅(qū)動，功率范圍：0.12kw-4500kw，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價值。由于其具有很高的靈活性能，S120可以完美的滿足應(yīng)用中日益增長的對驅(qū)動系統(tǒng)軸數(shù)量和性能的要求。高度靈活”的模塊化設(shè)計允許不同功率等級與控制性能的單元自由組合，所有的系統(tǒng)組件之間都具有高度的兼容性，同時還可以通過簡單的并聯(lián)就可實現(xiàn)功率的增容。一網(wǎng)到底”的通訊技術(shù)上位通訊支持標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUSDP現(xiàn)場總線或新一代高速工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)PROFINET,可以方便的集成到工廠的IT環(huán)境，傳動組件之間采用獨特的DRIVE-CLIQ通訊。一心多用”的多機控制技術(shù)一個控制單元就可控制多達四臺的逆變和一臺的整流，所需數(shù)據(jù)都保存在控制單元中，在控制單元內(nèi)就能建立軸間連接和控制，保證系統(tǒng)安全可靠運行。能化的驅(qū)動組件鏈路DRIVE-CLIQ基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全新傳動串行通訊，用于傳動組件之間的通訊。DRIVE-CLIQ組件都有一個電子名牌，各項技術(shù)數(shù)據(jù)都將自動裝載到控制單元中，從而讀取控制拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)SINAMICS驅(qū)動系統(tǒng)的自動配置。置并聯(lián)的“無環(huán)流設(shè)計”由于選用了新一代高性能IGBT和獨特的均流控制技術(shù)，裝置并聯(lián)增容時，只需滿足最短電機電纜的要求即可，而無需笨重而昂貴的平衡電抗或輸出電抗器象限運行的“IGBT智能整流”全新的IGBT整流-SLM，在實現(xiàn)四現(xiàn)象運行的基礎(chǔ)上，成功避免了故障，又免除了傳統(tǒng)晶閘管正反橋整流/回饋所需的自耦變壓器，大大提高了傳動系統(tǒng)的可靠性。2.4STARTER軟件的控制原理及系統(tǒng)2.4.1伺服控制因為控制器S120內(nèi)部的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法，功能也比傳統(tǒng)變頻器強大很多，借助它的調(diào)試軟件Starter能夠滿足各種運動控制。

2.4.2控制算法在控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器最常用的控制規(guī)律是PID控制。所謂PID控制，就是指根據(jù)系統(tǒng)偏差g(f)=r(t)-c(t)的比例P、積分I、微分D環(huán)節(jié)，通過線性組合構(gòu)成控制量對控制對象進行的控制。實際的運行經(jīng)驗和理論分析都表明，PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點。常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示：PID調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是其中為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)，PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：1)比例環(huán)節(jié)即時成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號P(f)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2)積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無偏差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)乃，Ti越大，積分作用越弱，反之越強。3)微分環(huán)節(jié)能反應(yīng)偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并能在偏差信號的值變得太大之前在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。在控制回路中三個環(huán)節(jié)的使用PID調(diào)節(jié)規(guī)律如下：（1）伺服的電流環(huán)PID常數(shù)一般都是驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)定好的，操作使用者不需要更改。（2）速度環(huán)主要進行PI（比例和積分），因為比例就是增益，所以我們要對速度增益和速度積分時間常數(shù)進行合適的調(diào)節(jié)才能達到理想效果。（3位置環(huán)主要進行P（比例）調(diào)節(jié)。對此我們只要設(shè)定位置環(huán)的比例增益就好?？偨Y(jié)：位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調(diào)節(jié)沒有一個固定值，要根據(jù)具體的外部負載的機械傳動連接方式、負載的運動方式、負載慣量、對速度、加速度要求以及本身的轉(zhuǎn)子慣量等等很多條件來決定，調(diào)節(jié)的簡單方法是根據(jù)外部負載的情況進行大體經(jīng)驗的范圍內(nèi)將增益從小往大調(diào)，積分時間常數(shù)從大往小調(diào)，以不出現(xiàn)震動超調(diào)的穩(wěn)態(tài)值為最佳值進行設(shè)定。當(dāng)進行位置模式需要調(diào)節(jié)位置環(huán)時，最好先調(diào)節(jié)速度環(huán)（此時位置環(huán)的比例增益設(shè)定在經(jīng)驗值的最小值），調(diào)節(jié)速度環(huán)穩(wěn)定后，在調(diào)節(jié)位置環(huán)增益，適量逐步增加，位置環(huán)的響應(yīng)最好比速度環(huán)慢一點，不然也容易出現(xiàn)速度震蕩。第三章設(shè)計內(nèi)容3.1STARTER軟件的基本功能①點動②回零③MDI④程序步⑤限位3.2DCC的組成及基本功能3.2.1組成DCC由兩部分組成：DCC功能庫以及DCC編輯器其中：DCC編輯器是一種基于CFC的編程系統(tǒng)，它提供了一個編輯平臺，在這個平臺上，用戶可以自由組合各種功能塊，實現(xiàn)所要求的功能。DCC功能庫是包含了預(yù)制功能塊的庫。也有兩種不同的庫文件：SINAMICS庫和SIMOTION庫3.2.2基本功能DCC的基本功能包括：①邏輯功能(Logic):邏輯與、或、非、定時、計數(shù)、脈沖、選擇開關(guān)等。②運算功能(Arithmetic):加/減/乘/除、最大/最小值、數(shù)值取反、20點XY坐標(biāo)取值等。③數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換(Conversion):位->字、字->位、整數(shù)/實數(shù)/字之間的轉(zhuǎn)換等。④閉環(huán)控制(Closed-loop):P/PI控制器、積分器、斜坡發(fā)生器等。⑤工藝功能(Technology):直徑計算、慣量計算、搖擺功能、CAM控制器等。系統(tǒng)功能(System):數(shù)據(jù)取樣、讀寫參數(shù)等3.3設(shè)計思想一號圓盤通過STARTER軟件的點動功能設(shè)定恒定的速度轉(zhuǎn)動，二號圓盤通過STARTER軟件的MDI功能實現(xiàn)追蹤并同步90°停止，二號圓盤經(jīng)過DCC的編程實現(xiàn)MDI的速度和位置模式的切換，追蹤過程MDI啟動速度模式，同步走90°過程切換到MDI的位置模式3.4設(shè)計圖3.4.1STARTER編程3.4.1DCC編程3.5Trace圓盤位置四、結(jié)束語這次課程設(shè)計通過對西門子S120的一些基本操作，實現(xiàn)了對定長切割飛剪系統(tǒng)運動過程的模擬。在此期間，我