缠绕机主轴控制系统毕业设计

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1、毕业论文(设计)题目名称： 缠绕机主轴控制系统设计 题目类型： 毕业设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印

2、刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：目录长江大学毕业设计(论文)任务书I毕业设计(论文)开题报告III长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见VIII长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语IX长江大学毕业论文(设计)答辩记录与成绩评定X中文摘要XI英文摘要XII1 绪论11.1 前言11.2 课题背景11.3 毕业设计任务与系统总体方案设计31.3.1 任务目标41.3.2 系统总体方案的设计与论证41.3.3 毕业

3、设计的实现情况与不足52 缠绕机主轴控制系统主要元器件的选型62.1 系统工作的原理框图62.2 速度传感器的选用与参数特性62.3 微处理芯片的选用与参数特性82.3.1 AT89C51简介82.3.2 管脚说明82.3.3 振荡器特性112.3.4 芯片擦除112.4 D/A转换器的选用与参数特性112.5 显示器的选用与参数特性122.6 变频器的选用与参数特性133 硬件部分的设计173.1 主轴控制系统总体设计原理框图183.2 系统主回路的设计183.3 系统控制回路的设计193.3.1 速度检测电路的设计203.3.2 速度控制电路的设计213.4 人机交互功能的设计223.4.

4、1 键盘输入电路的设计223.4.2 报警电路的设计233.4.3 显示电路的的设计234 软件部分的设计244.1 主程序流程框图244.2 速度检测子程序流程框图264.3 速度控制与D/A转换子程序流程框图275 毕业设计结果分析与心得285.1 系统功能与性能指标测试结果285.2 系统的不足之处与解决方案285.3 毕业设计心得28参考文献29致30附录31 / 长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系）电子信息学院专业电气 班级学生指导教师/职称1.毕业设计(论文)题目：缠绕机主轴控制系统设计2.毕业设计（论文）起止时间：2012年2月21日 2012年 6月10日3毕业设计(论文)

5、所需资料与原始数据（指导教师选定部分）缠绕机是指连续纤维或带经过树脂浸胶后，按照一定规律缠绕到芯模上，然后在加热或常温下固化，制成一定形状的制品。缠绕机在缠绕纤维的过程中，需要控制好固定在主轴上芯模的转速，这样随着芯模厚度的不断增加，以与绕层的均匀性要求，对主轴的转速要求很高，必须对主轴转速加以严格控制。整个过程进行智能化的处理。所需资料：微型计算机技术；传感技术与应用教程；现代检测技术；电子线路与电子技术。4毕业设计(论文)应完成的主要容 1要求用WORD进行文档编辑。 2画出相应的硬件电路图。3、附有相应的软件。 4、编写计算说明。 5有关电路工作原理进行说明。6、查阅相关参考资料。5毕业

6、设计(论文)的目标与具体要求 1设计主轴速度的检测电路。要求主轴的速度围为30300r/min。 2画出控制系统的原理图。 3有相应软件实现流程图 4写出相关的实现软件。 5. 要求所设计的系统能用PRETOUS进行仿真。 6对所设计的电路有相应的工作过程说明。7论文字数不少于1.5万字。6、完成毕业设计(论文)所需的条件与上机时数要求要求学生具有较为扎实的电路系统设计，单片微型计算机原理，水处理方面的知识，测试与检测技术等方面的基础知识。准备相关技术资料，同时具有一定的计算机方面的基础知识。需上机学时为50学时。任务书批准日期 2012 年 1 月 13 日 教研室(系)主任(签字)任务书下

7、达日期 2012年 1 月 13 日 指导教师(签字)完成任务日期2012年 6 月 10 日 学生（签名）长江大学毕业设计(论文)开题报告题 目 名 称 缠绕机主轴控制系统 题 目 类 别 毕业设计 院 （系） 电子信息学院 专 业 班 级学 生 姓 名_ _ _ 指 导 教 师_ _辅 导 教 师_ _ 开题报告日期2012年3月10日缠绕机主轴控制系统设计 学 生： 电子信息学院 指导教师： ，电子信息学院1 题目来源来源于实际生产/实践2 研究目的和意义随着科技的高速发展，纤维缠绕管的使用也越来越普遍，其中一个用途就是逐步取代化学腐蚀严重的石油部门的金属管道，延长管道系统的使用寿命，降

8、低生产成本。与同类产品相比具有安装方便，耐腐蚀、强度高、质量稳定等显著优点。为进一步扩大商用领域、提高劳动生产率，解决纤维缠绕管形状和结构复杂、规格系列多，机械化生产难度大的问题成为一个极其有实际意义的课题。目前国外制作玻璃钢缠绕机的技术日渐提升，对缠绕机主轴转速的控制也越来越精密，工业用控制主轴电机转速稳定的方法很多，随着单片机的不断推出新，特别是高性价比的单片机的涌现，转速控制普遍采用了以单片机与变频器为核心的数字化、智能化的系统以达到低功耗低成本的目的。3 阅读的主要参考文献与资料名称1伯时，电力拖动自动控制系统. 机械工业，2007.9第二版2徐爱均.，8051单片机实践教程. ：电子

9、工业，2005.33浣喜明，为正. 电力电子技术. ：高等教育，2004.84康华光，电子技术基础数字部分. 高等教育，2006.15传友 翁惠辉，现代检测技术与仪表. 高等教育，2006.56军华，玻璃钢缠绕控制系统的研究与应用：工业大学， 20027崇巍 汉强，运动控制系统：理工大学，20028静，纤维缠绕机计算机控制系统的设计与实现：工业大学，20059吴皓莹，FRP纤维缠绕机多轴运动控制的三维动态仿真：理工大学，2002 10岳博，数控纤维缠绕机控制系统的软件开发：工业大学，200611金伟，玻璃钢贮罐缠绕机控制系统设计方法J电气传动自动化，200012徐东亮，纤维缠绕力微机控制系统J

10、理工大学学报，2003， 25(10)：71-7313海军 徐家宁 旭东，基于嵌入式运动控制器的缠绕机控制系统J信息技术，2007，(6)：43-4514马丽，大口径玻璃钢加砂管缠绕机微机控制系统研究J塑胶工业，2006：33-3415夏青 封士玉，单片微机控制纤维缠绕机J自动化技术与应用，2003，22(9)：49-5216冷兴武，纤维缠绕基本原理的应用J纤维复合材料，1998，(4)：10-124 现状和发展趋势与研究的主攻方向80年代以前，缠绕机都是机械控制的。但是随着计算机技术和微电子技术的飞速发展，自动化控制系统己成为数控系统技术发展的最新潮流。如今多转轴多运动轴缠绕机己成为标准，提

11、高劳动生产率，进一步扩大商用领域已置于首要地位。缠绕机亦上了一个台阶，研制出了计算机控制的六轴缠绕机，从而结束了用手糊、半手糊生产常用管道配件如弯管和三通T形管的历史。充分利用微机的软硬件资源和计算机工业所提供的先进技术，使得缠绕形状更为复杂的产品成为了可能。现今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，采用先进控制系统控制的玻璃钢缠绕工艺已成为发展趋势。计算机控制纤维缠绕机的控制功能是靠事先存放在存储器里的系统程序来完成的，改变系统程序就改变了控制逻辑。其特点是采用系统程序先计算出纤维的轨迹，然后求解出缠绕机各坐标轴的成型轨迹。由于采用计算机控制伺服电机的传动，因此缠绕精度大幅度

12、提高。缠绕机采用计算机控制后，用软件代替了齿轮、链条的调整和凸轮的加工。另外，计算机还可以存储多种多样的零件缠绕程序，这就大大增加了缠绕机的灵活性和适应性，缠绕效率也大大提高。在纤维缠绕机中，主轴是机床里的一个非常重要的部分，对于它的控制的好坏一定程度上反应一个机床的控制柔性的程度。主轴驱动系统控制车床主轴，保证主轴旋转速度的稳定，既为缠绕制品提供一个均匀稳定的线性缠绕环境。近年来，微处理器与变频器在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着微控技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在此基

13、础上，本课题主要研究基于微控制器的缠绕机的主轴控制系统，设计出严格控制主轴上芯模转速的自动控制系统，使纤维缠绕管的绕层均匀，达到产品成本低、强度高、耐腐蚀的要求。5 主要研究容、需重点研究的关键问题与解决思路1、 主要研究容纤维缠绕机的主轴控制系统，要求主轴的转速稳定，即要求主轴系统无静态误差，动态恢复过程短，另外还涉与到瞬时最大电流(即电流环堵转电流，代表了伺服电机所允许承受的最大冲击)，故在主轴的控制中采用速度闭环控制系统。对主轴交流伺服电机的转速进行实时检测，与微控制器采集的给定转速信号进行比较分析，速度控制器根据适当的算法使用本身的调速环节，再将给定的电压信号送至电机驱动，通过电机驱动

14、电路实时控制主轴电机的转速。转速的控制规律可以通过外部给定值的修改来实现，比较灵活，易于达到理想的控制性能。2、 重点研究的关键问题a) 设计主轴速度检测电路b) 设计速度控制器电路c) 速度闭环控制环节设计d) 速度控制器与电机驱动的连接电路3、 解决思路设计框图如下：输入信号速度信号微控制器AT89C51驱动电路显示电路电机系统的工作原理如下：速度信号采集主轴速度由霍尔传感器测量后，转变为脉冲信号，经脉冲计数后转化为数字信号传递给微控制器进行数据处理。微控制器是整个装置的控制核心，89C51带4K字节的FlashROM，用户程序存放在这里。单片机对速度信号进行处理，在被测速度超过设定值时，单片机主控机发出指令调整速度。速度控制器在基于89c51的微处理器中，霍尔传感器采集到的主轴转速与输入信号设定的转速值进行比较分析，若一样则直接显示输出，若不同则通过程序的编写调节输出的值。通过对驱动电路实时调节电机的转速。调整电机转速单片机输出的信号