汽车涂装生产线烘房控制系统的研究与设计

摘要

近年来，中国汽车工业逐渐走向成熟，然而，国内汽车品牌与国外品牌相比仍有很大差距。国内汽车厂商为了提升品牌竞争了，不断加大技术投入，改进汽车生产工艺，提升产品质量。在汽车制造过程中，烘干是一个关键的工艺环节。温度是烘干工艺中最重要的因素。由于，人们对汽车漆膜质量的要求越来越高，传统的控制方法已显出其控制的局限性。本文以汽车烘房系统为研究对象，以搭建安全稳定的监控系统为目标，对烘房控制系统进行研究和设计。烘房控制系统设计包括：电控系统的设计、温度控制系统的设计、上位监控系统的设计三大部分。
　　首先，在温度控制系统的设计方面，介绍了汽车烘房的基本结构，并分别介绍了燃烧加热、循环供热和补新风换热三个子系统的工作原理，在此基础上，对烘房温度控制系统的固有特性进行分析，确定烘房控制系统是非线性、时变、大滞后、且存在强干扰特性的复杂控制系统；对汽车烘房循环控热系统的阶跃响应曲线进行试验测定，求取了系统的数学模型，针对其数学模型分别采用PID控制和模糊PID控制进行仿真研究，发现单纯的采用PID控制很难获得较好的控制效果，而模糊PID控制能增强对不确定性的适应能力，从而实现对参数时变或模型不够精确的对象相对较好的控制效果；搭建了工控机、PLC控制器、温度传感器、电动调节阀的温度控制系统，并在 LabVIEW环境下，编写了模糊 PID温度控制程序。
　　电控系统由动力系统和PLC控制系统组成。为了满足烘房系统稳定性的要求，便于故障的检测和排除，动力系统中的控制电路设计采用分开供电的方式；设计了PLC控制系统的线路图，并采用RSLogix5000编程软件编写了系统自动启动与停止、风机控制、故障报警等功能程序。长期稳定运行实践表明，实现了对烘房设备的稳定控制。
　　最后，设计了汽车烘房的上位监控系统。上位监控系统由触摸屏监控系统和工控机监控系统组成。采用FactoryTalk View组态软件编写了触摸屏监控程序，便于在烘房现场直观地查看到烘房的运行状态和对烘房设备进行控制；在 LabVIEW环境下，编写了工控机上位监控程序，实现了用户登录、故障信息显示、温度数据记录及历史曲线查询等功能，实现了在中控室对烘房设备与工艺参数进行监控。上位监控系统的长期稳定运行实践表明，监控系统的各项功能达到了设计的要求。

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第一章 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 汽车涂装烘房概述

1.3 工业温度控制技术研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 汽车烘房工作原理及温度控制系统研究

2.1 烘房的基本结构

2.2 汽车烘房的工作原理

2.3 汽车烘房温度控制系统建模

2.4 烘房温度控制系统特性分析

2.5 本章小结

第三章 汽车烘房温度控制算法的研究及仿真分析

3.1 汽车烘房温度控制算法的研究和分析

3.2 烘房温度控制系统中模糊自适应 PID 控制器设计

3.3 汽车烘房系统模糊PID控制的仿真研究

3.4 本章小结

第四章 汽车烘房控制系统硬件设计

4.1 汽车烘房控制系统的总体设计

4.2 主要硬件选型

4.3 汽车烘房电控系统线路设计

4.4本章小结

第五章 汽车烘房控制系统软件设计

5.1 汽车烘房PLC控制系统软件设计

5.2 触摸屏监控系统软件设计

5.3 LabVIEW上位监控系统软件设计

5.4温度控制系统软件设计

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研项目与已录用学术论文