聚氨酯外墙保温复合板材连续生产线控制研究

摘要

近年来，以现代节能保温技术为主的新型墙体保温板材深受业内人士重视，其中聚氨酯保温板材以导热系数低、隔热效果好、节能环保和防水性能高的优势受到了社会各界好评。然而国内制造该板材的生产设备仍然处于一个自动化程度低、能耗高、生产效率不佳的水平，对其控制系统进行升级改造成为一项重要课题。
　　本课题从控制原理、硬件组态、软件设计和系统调试对聚氨酯外墙保温复合板材连续生产线控制系统做深入研究并改进其控制方法，具体研究内容如下：
　　（1）研究生产线控制系统组成，分析生产线核心设备的控制原理和特点，基于集中控制思想设计了一套使用PROFIBUS-DP现场总线的西门子PLC控制系统。
　　（2）从控制的角度出发研究影响保温板材质量的因素——布料均匀度和反应场所温度。分析板材横向和纵向密度特点，找出控制方法提高板材密度均匀性；以串级PID代替原经典PID对反应场所温度进行控制，并对基于模糊逻辑的串级PID做出探讨，提高温度场温度控制精度。
　　（3）根据流水线设备机型特点，选择合适的电气控制组件、组态硬件设备并阐述硬件控制原理；基于集中控制理论，给出生产线控制系统的软件架构与功能分布，着重分析生产线核心设备控制流程和编程思路，描述下位机PLC的编程步骤。从操作者的角度，设计了一套基于组态王软件的人机界面，画面友好、功能全面且使用方便。
　　（4）阐述生产线核心设备硬件调试方法和生产线联调的步骤与原理，分析控制效果及进一步改进方向。

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第一章 绪论

1.1选题的理论意义和实用价值

1.2国外生产设备发展现状与趋势

1.3国内生产设备现状与发展趋势

1.4课题研究的主要内容

1.5论文结构

第二章 聚氨酯连续生产线整体控制方案

2.1聚氨酯板材生产流水线组成

2.2聚氨酯板材生产流水线工作原理

2.3聚氨酯板材生产流水线PLC整体控制方案

2.4本章小结

第三章 聚氨酯连续生产线改进理论基础

3.1产品密度均匀性分析与控制

3.2双履带层压机反应温度场串级PID控制研究与仿真

3.3基于模糊逻辑的串级PID算法

3.4本章小结

第四章 系统硬件设计

4.1 PLC控制系统硬件组态

4.2生产线核心设备硬件电路设计

4.3系统电源供电设计

4.4本章小结

第五章 系统软件设计

5.1软件结构分析

5.2下位机程序编写

5.3上位机程序设计

5.4本章小结

第六章 系统调试

6.1软件调试

6.2重要电气硬件调试

6.3整机联调

6.4本章小结

总结与展望

本文总结

进一步研究

参考文献

附录

附录1 2013年损益表

附录2 江苏省首台（套）重大装备证书

附录3 高新技术产品认定证书

附录4 新产品鉴定证书

附录5 新产品检验报告

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢