【摘 要】
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纸纱复合制袋产线作为未来环保型纸纱袋生产的关键设备,符合包装行业增加环保型纸袋、减少使用塑料制品的趋势与降低碳排放的远景目标。现有制袋机的机械结构较为成熟,但仍存在自动化水平和工作效率较低等问题,同时,其控制系统亟需进一步的完善和发展。本文以整体机械设备和电气控制两个角度为研究切入点,在适应当前制袋机械发展趋势的同时进行制袋机控制系统的改进,设计了一套自动化水平较高的纸纱复合制袋机控制系统。本文主
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纸纱复合制袋产线作为未来环保型纸纱袋生产的关键设备,符合包装行业增加环保型纸袋、减少使用塑料制品的趋势与降低碳排放的远景目标。现有制袋机的机械结构较为成熟,但仍存在自动化水平和工作效率较低等问题,同时,其控制系统亟需进一步的完善和发展。本文以整体机械设备和电气控制两个角度为研究切入点,在适应当前制袋机械发展趋势的同时进行制袋机控制系统的改进,设计了一套自动化水平较高的纸纱复合制袋机控制系统。本文主要工作如下:(1)完成纸纱复合制袋机控制系统硬件和软件设计。首先,对纸纱复合制袋生产线的工艺流程和控制需求进行分析,根据控制系统设计原则给出整体控制方案。其次,根据系统的控制方案,对控制系统硬件以及低压电气元件进行计算选型。同时,设计控制系统的电气原理图,在软件中完成硬件组态与网络通讯组态设置后,进行硬件系统的实机调试,完成硬件系统的设计。最后,完成控制系统软件程序的设计,根据功能将控制系统程序划分为四个子系统,对温控环节做出改进,并通过试验来确定控制参数。同时对人机界面(Human Machine Interaction,HMI)进行设计,同时使所有设备均能按照软件设计的通讯网络与程序结构正常运行,为后续的验证以及实地测试工作打好基础。(2)针对纸纱复合制袋机协同控制问题,进行建模设计与仿真试验分析。首先,通过对实际生产过程中的产品质量问题进行分析,根据协同控制理论对制袋机多电机控制选取了两种合适的同步控制策略。其次,结合工程实际需求选择仿真参数,在Simulink中对矢量控制进行建模。最后,对三种不同的控制策略进行对比仿真及分析,仿真结果表明:变增益的交叉耦合控制具有更好的协同控制性能。(3)对控制系统进行仿真调试与实际生产测试。首先,应用机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)模块对制袋机部分工艺模型进行建模,连接设计完成后的PLC硬件设备,模拟工厂实际状态进行操作。最后,利用仿真测试得到初步结果,到实际的包装厂环境中进行测试,通过生产数据对控制系统能力进行评估,结果表明控制系统的性能指标达到预期要求。本文设计出了功能完备、性能达标的纸纱复合制袋机控制系统,达到了厂方验收的标准,具有一定的实际工程意义。同时,仿真结果表明采用改进控制策略提高了牵引纬纱电机的协同性,为解决制袋机协同控制问题提供了一种新思路。
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