基于现场总线技术的线缆生产设备控制系统研究与设计

摘要

电线电缆是中国经济建设中的一项重要产业,它与国民经济各行各业发展密切相关.有关其设备制造技术的研究与开发对于提升中国电线电缆行业的竞争力有着重要的意义.该文通过对电线电缆行业国内外发展现状的仔细分析,找出和国外先进设备制造水平之间存在差距的重要原因——先进的自动化技术在工业控制系统中应用的滞后是中国设备制造最大的弱点.论文结合一个工程实际项目,对基于现场总线技术的电线电缆生产设备控制系统设计方法进行了研究,并在此基础上设计了某汽车用低压电线的生产设备控制系统.论文首先对聚合物挤出生产工艺进行了详细分析,基于流体力学理论推导出适合于塑料聚合物流体的其流率和挤出机螺杆转速之间的关系式.接着对线径控制方法进行了讨论,并针对设备的结构特点提出一种冷/热外径控制方法,即以热端外径作为控制反馈量,而根据冷端外径测量值和设定值之差对热端外径设定值进行修正,在此基础上设计了基于模糊自调整PID控制算法的控制器,以此来实现对线径的精确控制.仿真和设备运行结果表明采用模糊自调整PID控制器的控制效果优于PID控制器,也验证了该文所设计线径控制方法和控制算法的有效性.论文在详细分析汽车用低压电线生产工艺的基础上,设计了一个基于PROFIBUS现场总线技术的两层单主站总线网络结构的系统,并对总线网络的设计及组态方法、网络通信方法、网络设备故障诊断方法做了详细分析与实现,对系统软件的结构、设计及实现技术如程序设计的分层技术、错误处理编码技术、代码实现技术等给出详细分析和实现.论文设计方案经过设备现场运行检验,其结果验证了该文设计方案的可行性和实用价值,并已在多条生产线设备上运行.

目录

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第一章绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2电线电缆行业概况

1.2.1电线电缆产品分类

1.2.2电线电缆产品应用

1.2.3电线电缆生产设备简介

1.2.4电线电缆生产设备现状

1.3本论文主要任务及内容

第二章挤出生产线结构及生产工艺分析

2.1绝缘挤出生产线分类

2.2绝缘挤出生产线结构分析

2.2.1绝缘挤出生产线结构

2.2.2绝缘挤出机组结构分析

2.3塑料挤出理论简介

2.3.1固体输送理论

2.3.2熔融理论

2.3.3熔体输送理论

2.4电线电缆生产工艺分析

2.4.1塑料绝缘挤出工艺分析

2.4.2其它流程工艺分析

2.5小结

第三章线径控制策略研究

3.1系统结构模型

3.2线径控制算法设计

3.2.1控制系统结构

3.2.2控制器设计

3.3控制算法仿真

3.4小结

第四章基于现场总线技术的生产线控制系统设计

4.1现场总线简介

4.1.1现场总线技术特点

4.1.2典型现场总线技术

4.2汽车用低压电线行业需求特点

4.3生产线控制系统设计要求

4.4生产线控制系统结构及功能分析

4.4.1控制系统结构

4.4.2系统功能分析

4.4.3控制系统设备选型

4.5小结

第五章挤出生产线控制系统总线网络结构设计

5.1 PROFIBUS-DP总线技术

5.1.1 PROFIBUS-DP总线网络结构

5.1.2 PROFIBUS-DP总线访问协议

5.1.3 PROFIBUS-DP总线网络设备通信

5.2生产线控制系统现场总线网络结构

5.3生产线控制系统现场总线网络组态

5.3.2生产线总线网络参数设置

5.3.3生产线总线网络DP从站设备组态

5.4生产线总线网络设备通信实现

5.4.1总线网络数据交换类型

5.4.2总线网络设备数据交换实现

5.5.1 SFC13实现DP从站诊断功能

5.5.2 SFC15实现系统诊断功能

5.6小结

第六章挤出生产线控制系统软件设计

6.1 PLC控制程序设计

6.2控制系统监控管理软件系统设计

6.2.1软件结构设计

6.2.3软件界面设计

6.3系统监控软件的程序设计实现

6.3.1程序的分层设计方法

6.3.2错误处理编码技术

6.3.3代码实现技术

6.4小结

结论

参考文献

致谢

硕士学位期间所发表的论文