胎面联动线辅线速度协调控制系统的设计

摘要

本控制系统根据胎面挤出联动生产线辅线的特点，采用PLC+Profibus-DP+变频器的全数字通信控制方式，保证了辅线全线17台交流电动机的速度协调，实现了辅线速度同步、张力恒定、人机对话以及配方输入等功能。 论文首先介绍了课题研究的目的意义，综述了现场总线技术、交流变频调速技术、PLC技术的发展概况。然后介绍了速度协调控制系统的基本原理和Profibus-DP在该控制系统中的应用。全文重点介绍了速度协调控制系统的设计实现。包括系统的整体设计，系统的软、硬件实现，PLC程序设计和变频器抗干扰措施。系统硬件选用S7-300PLC及其扩展模块、变频器选用MM420；编程软件采用STEP7，实现通讯程序和算法程序的设计，同时采用组态软件MCGS，使操作人员可以在上位机上方便的浏览现场的工业流程、实现变频器的参数设置、电动机速度实时测量、实时显示故障报警画面等。 本文主要解决了系统的速度同步、张力恒定问题以及控制算法的改进。其中速度同步采用主从控制方式，将其中一台变频器作为主控制器，其余变频器为从控制器，从变频器的速度给定跟随主变频器，同时考虑负荷分配问题，通过通讯总线实现；张力控制则采用调节辊来调节张力，当前后两工艺段的速度不一样时，调节辊离开平衡位置，张力发生变化。通过检测调节辊的位移输出信号来实现张力控制；在控制算法上，较传统的控制算法本论文做了改进措施，采用基于模糊控制的自适应PID控制算法对辅线速度进行整定，仿真结果表明采用模糊自适应PID控制能更快、更准确的调节变频器速度。 整个速度协调控制系统的设计符合整个生产线的控制要求，很好的解决了由于局部速度不匹配、张力不恒定造成的堆胶、拉胶现象，为企业降低了成本、提高了生产效率、具有现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题概述

1.1.1课题的题目及来源

1.1.2课题研究的背景

1.1.3课题研究的目的和意义

1.2相关技术发展概况

1.3论文的主要工作

第2章Profibus-DP在控制系统中的应用

2.1 Profibus-DP的协议结构

2.2 Profibus-DP的基本功能

2.3 Profibus-DP在速度协调控制系统中的应用

2.3.1分布式I/O通讯的实现

2.3.2交流变频器通讯的实现

2.3.3 DP从站故障诊断

第3章速度协调控制系统的基本原理

3.1速度协调控制系统和速度同步

3.2速度协调控制系统中主从控制

3.3速度协调控制系统中的负荷分配控制

3.3.1负荷分配问题的产生

3.3.2负荷分配控制原理

3.3.3负荷分配功能常用的几种方法

第4章速度协调控制系统的设计实现

4.1系统的整体设计

4.1.1生产线的工艺流程及控制要求

4.1.2设计内容和技术指标

4.1.3系统结构

4.1.4控制方案

4.2系统的硬件实现

4.2.1 PLC及其扩展模块的选型

4.2.2变频器的选型及其系统功能设定

4.2.3电机的变频器控制电气原理图(见附录)

4.3系统的软件实现

4.3.1上位机应用软件开发方法

4.3.2监控画面的设计

4.3.3变频器与PLC间的通信

4.4 PLC程序设计

4.5抗干扰措施

第5章模糊自适应PID控制及在速度协调控制系统中的应用

5.1模糊控制的基本原理

5.2模糊自适应PID控制在速度协调控制中的应用

5.3模糊自适应PID控制器的设计及仿真

5.3.1模糊自适应PID控制器的原理

5.3.2模糊自适应PID控制器的设计

5.3.3算法仿真

第6章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2心得体会

6.3进一步工作展望

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录(电机的变频器控制电气原理图)