長纖維增強熱塑性復合材料(LFT)憑借質輕強度高等出色的性能已在工業(yè)上廣泛應用,目前國內外制備LFT復合材料主要采用熔融浸漬技術,如何使樹脂熔體很好的包覆在纖維表面,高效的制備高質量的復合材料成為該工藝技術重點研究的問題。同時在生產過程中,牽引速度與喂料量的匹配關系也會影響纖維含量的波動變化。因此,對系統(tǒng)的設備要求也越來越高,制品質量的高要求就對浸漬包覆造粒系統(tǒng)的自動化、專業(yè)化程度的要求提高。本文根據實驗室已有的長纖浸漬包覆設備,采用Design Expert軟件進行模擬和實驗,進行長纖維增強聚丙烯復合材料浸漬過程的初步研究,探索相關工藝變量(牽引速度、喂料量、預分散張力)對長纖浸漬預浸料產品的影響規(guī)律,對工業(yè)生產中常見的導致LFT產品質量不穩(wěn)定的因素進行了分析。然后,分析了長纖增強浸漬過程中牽引速度和喂料量與纖維含量的關系,利用狀態(tài)空間系統(tǒng)辨識(N4SID)的方法,通過MATLAB對雙螺桿擠出長纖浸漬系統(tǒng)建立了以牽引速度、喂料量為輸入量,纖維含量為輸出量的狀態(tài)空間模型,并進行了動態(tài)特性分析,對控制系統(tǒng)設計具有指導意義。最后,針對一套雙螺桿擠出長纖浸漬包覆造粒生產設備,搭建了基于西門子...

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 復合材料的發(fā)展和應用現狀
        1.1.2 長纖增強熱塑性復合材料的發(fā)展進程
    1.2 長纖增強熱塑性復合材料的制備工藝技術
    1.3 長纖增強熱塑性復合材料的熔融浸漬程度研究
    1.4 浸漬過程的動態(tài)分析及系統(tǒng)辨識
    1.5 本課題主要研究內容和意義
        1.5.1 本課題主要研究內容
        1.5.2 本課題的目的和意義
第二章 動態(tài)特性測試實驗及工藝參數對浸漬效果的影響
    2.1 引言
    2.2 實驗準備
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗設備
        2.2.3 表征方法
        2.2.4 纖維含量的連續(xù)采集
    2.3 實驗方案
        2.3.1 工藝與方案設計
        2.3.2 相關參數的測定
    2.4 結果分析與討論
        2.4.1 浸漬程度模型的分析
        2.4.2 牽引速度對浸漬程度的影響
        2.4.3 喂料量對浸漬程度的影響
        2.4.4 張力對浸漬程度的影響
    2.5 本章小結
第三章 浸漬系統(tǒng)的動態(tài)特性建模與分析
    3.1 LFT浸漬系統(tǒng)動態(tài)特性分析
    3.2 狀態(tài)空間子空間系統(tǒng)辨識理論(N4SID)
    3.3 基于MATLAB的子空間系統(tǒng)辨識方法
        3.3.1 LFT浸漬系統(tǒng)輸入輸出數據采集
        3.3.2 系統(tǒng)辨識與建模過程
        3.3.3 模型的結構與驗證
        3.3.4 模型的可控可觀性分析
    3.4 狀態(tài)空間模型的應用
    3.5 本章小結
第四章 長纖增強復合材料浸漬控制系統(tǒng)的開發(fā)與調試
    4.1 引言
    4.2 LFT造粒生產線自動化設計思路
    4.3 系統(tǒng)硬件組成
    4.4 S7-300 PLC硬件組態(tài)
    4.5 PLC通信組態(tài)
        4.5.1 Profibus和Modbus通信
        4.5.2 通訊協議網關轉換在控制系統(tǒng)中的應用
        4.5.3 通訊參數設置
    4.6 軟件編程
        4.6.1 S7-300 PLC的編程
        4.6.2 自動同步升溫控制
        4.6.3 喂料量與牽引速度的比值控制
        4.6.4 手動/自動無擾動切換
        4.6.5 程序組合設計
    4.7 上位機WinCC軟件的編程
        4.7.1 主界面設計
        4.7.2 控制界面設計
        4.7.3 趨勢界面設計
        4.7.4 報警界面設計
    4.8 觸摸屏程序設計
    4.9 本章總結
第五章 結論與展望
    5.1 全文總結
    5.2 不足與展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者和導師簡介
附件



本文編號：3988773