纖維鋪放頭PLC控制系統設計

電氣自動化論文編號:ZD609 論文字數:11614,頁數:29，有外文翻譯，原理圖，

目 錄
第1章 概述 1
1.1 纖維鋪放簡介 1
1.2 鋪放機的設計理念 2
1.3 選題的目的和意義 2
第2章  鋪放頭的執行機構設計 4
2.1 放料裝置及壓實輥 5
2.2  剪切裝置 5
2.3  除膜裝置 7
2.4  張力控制裝置 7
2.5 加熱裝置設計方案 8
第3章  鋪放頭的PLC控制 10
3.1上位機與PLC的信息交換 10
3.2 PLC對剪切裝置的控制 11
 3.2.1控制要求 11
 3.2.2 I/O地址分配 11
 3.2.3 軟件系統設計 11
3.3 PLC對重送裝置的控制 12
 3.3.1 控制要求 12
 3.3.2 I/O地址分配 13
 3.3.3 軟件系統設計 13
 3.4.1 控制要求 14
 3.4.2 I/O地址分配 15
 3.4.3 軟件系統設計 15
3.5 PLC對施壓裝置的控制 15
 3.5.1 控制要求 15
 3.5.2 I/O地址分配 16
 3.5.3 軟件系統設計 16
3.6單根纖維被剪切時 16
 3.6.1 控制要求 16
 3.6.2  I/O地址分配 16
 3.6.3 軟件系統設計 17
第4章  PLC對鋪放頭的整體控制 18
4.1 鋪放頭的整體運動過程 18
4.2 鋪放頭的功能圖 18
4.3 PLC外部I/O接線圖 19
4.4 鋪放頭軟件系統的梯形圖 20
4.5 鋪放頭軟件系統的指令表 21
4.6 程序說明 23
第5章  總結 24
參考文獻 25
致 謝 27

第1章 概述
1.1 纖維鋪放簡介
 纖維鋪放就是使用一組各自獨立的纖維或紗線并列的鋪放在芯模的表面上，而不再使用預先成型的預浸帶。在鋪放機上有一個紗架，架上裝有多卷預浸纖維紗線(又稱為預浸紗)，每股紗線被送往鋪放頭的速率都是單獨控制的。鋪放頭內有一套裝置可以單獨控制每一股紗線的鋪放，它允許同時送入多股相互平行的紗線，鋪放頭上的壓緊輥(或壓緊靴)同時把所有的紗線緊緊的壓在模具上形成纖維帶。同時，在鋪放頭內還裝有剪切/送紗裝置，它可以任意剪斷或重新輸送某一股或多股纖維束。這樣，在鋪放過程中可以隨時增加或減少需要或不需要的紗線。這種可選擇的剪斷纖維帶中的任意一股紗線的能力可以帶來許多好處。其一是纖維鋪放機可以沿著弓形路徑鋪放紗線，這是因為每一股紗線的長度是可變的，因此每一股紗線可以比相鄰的紗線延長一個不同的長度，從而鋪放出一個平順的纖維帶;其二是鋪放錐形體時可以在當鋪放頭到達芯模的小端時剪斷多余的紗線以避免不必要的堆積，從而可以節省材料;其三就是可以在芯模的表面上“開窗戶”，例如當芯模表面有孔時，在經過這些地方時鋪放頭可以通過剪斷一根或多根紗線以避免覆蓋這些地方。[1][12][20]
 纖維鋪放技術是在80年代中后期發展起來的。1990年第一臺纖維鋪放機產生了，他被用于生產波音公司的-V22魚鷹直升飛機。第一架4座-v22的機身被分為9段分別使用手工鋪放，改用纖維鋪放機后，整個結構減少了34%的緊固件，減少了53%的修剪和組裝勞動，而且經過優化設計和使用鋪放機原材料的邊角料減少了90%。早期的纖維鋪放機一般使用壓緊輥把纖維束壓在模具上。使用壓緊輥的好處在于結構簡單，便于維護，而且可以以較高的速度鋪放而不會損傷纖維束。但其缺點是壓緊輥在其整個寬度方向上是不可變形的，所以就不能隨模具表面的變化而隨之調整，當模具表面曲率較大時，壓緊輥兩邊的纖維就壓不實:相反，當模具表面存在凹面的曲率半徑小于壓緊輥的寬度時，中間的纖維束也不能壓實。另一種是采用壓緊頭代替壓緊輥。壓緊頭是由一排緊密排列而又各自獨立的壓緊塊組成。每個壓緊塊可沿垂直方向運動，互不干擾。它可以適應大部分形狀，相對于纖維纏繞和帶鋪放裝置有了很大的改進，但是在某些應用中還是存在缺陷。主要問題如下:
 1.紗架的位置:在已有的纖維鋪放裝置中，紗架大多直接裝在鋪放頭上，紗線從各自的繞線軸上抽出后分別直接由壓緊輥壓在了芯模的表面上。而這樣的設計的問題在于鋪放頭的體積較大，增加了額外重量。由于壓緊輥需要與芯模表面垂直，當芯模表面的形狀相對比較復雜時，鋪放頭也需要作出相應的運動。而紗架的額外的重量會使得鋪放頭的運動變得困難，尤其是在那些要求比較高速鋪放的場合。
2.支撐和移動鋪放頭的裝置的問題:目前很多鋪放系統中采用了龍門架系統來支撐和移動鋪放頭，這種龍門架系統比較復雜而且笨重。兩根水平橫梁橫跨在垂直立柱上，在橫梁上裝有可沿著橫梁縱軸移動的架子，其上安裝有可沿垂直方向運動的支架，在支架的下端裝有可旋轉的圓盤，鋪放頭就被安裝在圓盤上。這些結構都非常龐大，而為了使鋪放頭能夠有效的運動，它的機構就非常的復雜。而且，它的高度對于大多數的廠房來說都是過高了。另外，使用龍門架系統的話，它使得鋪放系統可鋪放的產品的寬度受到兩根水平橫梁之間的距離的限制，這對某些比較大型的芯模的鋪放是一個制約。我們設計的纖維鋪放機需要利用目前國外已有的纖維鋪放系統，采用已有的鋪放裝置的優點，解決目前纖維鋪放機的不足之處。[2][8][21]