多道次直进式拉丝机控制系统的设计与研究

摘要

拉丝工艺是冶金生产中的重要环节之一,拉丝机是实现拉丝过程的主要设备。目前在拉丝机的主要工作方式中,多道次直进式拉丝机是最常用的一种。它要求在拉拔过程中多台拉丝电机以高转速、高精度、高协调性地实现多电机的联动运行。并保证系统有较好的动态性能和抗干扰性能。
　　传统的拉丝机控制方式通常采用直流调速与模拟量控制方式。但是这种控制方式存在着抗干扰性差,动态性能不理想,多电机协调性不足等缺点,特别是当超调量过大的时候很难进行自我调节,从而导致丝线粗细不均,甚至断丝。针对存在的问题,本文提出了一种基于现场总线技术,并结合MM440变频模块、S7300、张力传感器、HMI人机界面等设备而设计出一种拉丝机控制系统。该系统能较好的解决多电机联动问题,有更加优秀的适应能力和抗干扰能力,能比较方便的监测和改变电机的运行参数,减少了系统布线的麻烦,进一步提高了生产效率。本文做了如下的工作:
　　1、通过分析直进式拉丝机的工作原理,合理的选择了控制方案,利用PROFIBUS总线便于分布式控制的特点来实现多电机的控制,并通过张力传感器的作用保持相邻电机间的丝线张力恒定,实现多电机的协调运行。
　　2、设计了拉丝机控制系统的硬件框架和控制框图,并分析了新系统的优点。
　　3、介绍了控制系统的组态过程,分析了MM440与西门子PLC的通讯方式,并且设计了控制程序,利用PLC控制整个拉丝机组的运行。
　　4、在传统的单电机闭环控制中加入了智能的模糊PID控制算法,能较好的实现系统的动态性能,使系统有更强的抗干扰能力。
　　5、运用Wincc Flexible软件设计了简单的触摸屏,实现友好的人机操作界面,能比较方便地监测电机实时参数。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 拉丝机发展历程与现状

1.3 本文的设计思路

1.4 本文章节安排

第二章 拉丝工艺及其设备

2.1 拉丝机的工作原理

2.2 西门子S7-300PLC简介

2.3 STEP7软件简介

2.4 PROFIBUS-DP简介

2.5 MM440介绍

2.6 ET200介绍

2.7 Wincc Flexible介绍

2.8 张力传感器介绍

2.9本章小结

第三章 系统硬件的设计

3.1拉丝机硬件设计框图

3.2 硬件的连接

3.3 本章小结

第四章 系统软件的设计

4.1 组态软件的介绍

4.2 系统组态过程

4.3 系统的通讯

4.4 程序的设计

4.5 触摸屏的设计

4.6 本章小结

第五章 系统算法的设计

5.1 系统单闭环的PID控制

5.2 模糊PID控制器的基本形式

5.3 模糊PID控制器的设计

5.4 拉丝机模糊PID仿真结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

附录A 系统触摸屏界面一

附录B 系统触摸屏界面二

致谢

个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果

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