彩钢聚氨酯夹芯保温板生产线控制系统研究

摘要

对墙体和屋面进行保温是实现建筑节能的主要途径，聚氨酯板材作为一种性能优越的墙体保温结构，已被世界发达国家广泛应用于各类建筑的外墙。其在同类建筑节能板材中占据比例高达70％以上，而在我国聚氨酯板材在建筑中的使用比例还不到15%。我国“十三五”建筑节能规划明确规定，在全国范围内要大力推广节能建筑，到2020年全国要实现建筑节能65%的目标。因此，推广应用彩钢聚氨酯夹芯保温板生产技术是大势所趋，然而我国彩钢聚氨酯夹芯保温板材的大多数生产线生产水平较低，自动化程度和生产效率不高。
　　本文针对这个问题，分析了彩钢聚氨酯夹芯保温板生产流水线各生产环节的设备组成及其控制要求，根据控制系统的基本设计原则以及生产线设备众多且分布较广的特点，设计了一套基于CC-LINK现场总线的彩钢聚氨酯夹芯保温板材集散控制系统。根据生产线各环节的功能需求，对CC-LINK各站点控制器及执行设备进行了硬件选型，以1号从站与主站通信为例，对CC-LINK网络的各站点的通信配置进行了介绍。从电源电路、电气控制以及上位机组态三个方面对控制系统进行了设计，电源电路设计主要包括了主电源电路设计、伺服驱动电源电路设计以及PLC控制回路电源设计。同时给出生产线各环节的电气控制设计以及工艺流程图，并以切断机为例，对控制程序进行了详细讲解。从软件调试、硬件调试、系统调试以及联机调试几个方面对生产线的调试工作进行了介绍。其中，软件调试包括了仿真调试和在线调试两种方式，硬件调试给出了生产线中主要执行器件：异步电机、伺服驱动器和变频器的调试步骤，并以放卷机、覆膜切断装置、切断机以及堆垛机为例，对系统的调试过程以及调试过程中应注意事项进行了详细介绍。最后进行了系统联机调试，阐述了调试过程中遇到的问题及解决办法。
　　针对彩钢聚氨酯夹芯保温板生产线中切断机定长切割精度不足的问题，本文对切断机的控制算法进行了研究，讨论了一种单值广义预测控制算法，探讨了该算法在上位机WINCC中实现的可行性，并进行了算法仿真实验。仿真实验结果证明，该算法能够在上位机中实现，且与PID算法相比较，其具有更好的动态特性，十分适合于切断机这类快速系统。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题的背景和意义

1.2研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 生产线简介及系统控制要求

2.1生产线简介

2.2系统控制要求

2.3本章小节

第3章 控制系统总体方案设计

3.1控制系统的设计原则

3.2系统控制方案选择

3.3基于CC-LINK现场总线的网络结构及其通讯配置

3.4本章小节

第4章 系统设计

4.1电源电路设计

4.2控制系统设计

4.3上位机设计

4.4本章小结

第5章 生产线调试

5.1软件调试

5.2硬件调试

5.3系统调试

5.4调试中出现的问题及解决方法

5.5本章小结

第6章 切断机控制算法研究

6.1切断机系统建模

6.2广义预测控制

6.3单值广义预测控制算法的实现

6.4单值广义预测控制器的仿真实验

6.5本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢