接触线拉丝机控制系统的研究与设计

摘要

各国都在发展高速、大型的拉丝机或通过辅助设备提高拉丝机的自动化程度。国内拉丝机大多是国外进口,在发展自主品牌的拉丝机上处于发展阶段。拉丝机在拉取过程中,卷取半径不断变化加上一些不可检测因素给拉力控制系统带来不确定性,传统的PID控制很难满足拉力控制的精度要求。本课题研究接触线拉丝机的控制系统,采用PLC与智能算法相结合实现拉丝机的自动化改造与拉力精确控制。
　　通过分析国内外拉丝机发展现状,得出通过辅助设备提高拉丝机的自动化改造更符合国内拉丝机的发展要求。在拉丝机的自动化改造上,本文所做的工作内容如下:
　　1、在算法上,本文通过分析拉力控制原理,采用BP神经网络在线调整PID控制器的比例、积分、微分参数,实现PID控制器对拉丝机拉力的控制。并用MATLAB软件对算法进行仿真,分析比例、微分、积分调整过程和误差仿真图,以证明算法可行性。
　　2、在硬件设计与软件组态上,本文是基于西门子T-CPU与三菱伺服驱动相结合,采用等时同步的PROFIBUSDP模式对拉丝机的卷取电机、收线电机实现协调控制,通过接口模块IM174将T-CPU与伺服驱动相连。运用西门子PLC模块采集拉丝机的电流、转速、张力等参数,结合STEP7软件将拉丝机的控制过程集成在工控机上。为了方便操作用MCGS软件将拉丝机的参数设置、过程控制、故障查询等画面组态成人机界面。
　　3、采用DDE通讯将MATLAB与MCGS连接,用MPI协议将MCGS于PLC连接,实现MATLAB与PLC的通讯。在MATLAB中编写神经网络PID程序,MCGS中编写通讯脚本程序,为神经网络PID算法在PLC中的应用提供条件。将BP神经网络PID控制算法应用到接触线拉丝机控制系统中,并将拉力控制误差在组态画面中显示实时监控结果。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外拉丝机发展现状

1.3 拉丝机控制研究的背景及意义

1.4 本文的内容安排及主要内容

第二章 接触线拉丝机拉力控制研究

2.1 拉丝机的拉取流程

2.2 拉丝机拉力模型分析

2.3 拉丝机拉力控制硬件组成

2.4 本章小结

第三章 接触线拉丝机拉力神经网络PID控制设计

3.1 神经网络与PID控制

3.2 神经网络PID控制拉力的仿真研究

3.3 本章小结

第四章 接触线拉丝机的PLC控制系统设计

4.1 拉丝机控制系统概况

4.2 拉丝机控制系统硬件选型分析

4.3 拉丝机控制系统总体硬件结构

4.4 线拉丝机PLC程序设计

4.5 本章小结

第五章 MCGS在拉丝机控制中的应用

5.1 拉丝机控制系统人机界面设计

5.2 神经网络PID算法在拉力控制中的实现

5.3 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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