基于现场总线的电线生产线网络控制系统研究

摘要

电线电缆是我国经济建设中的一项重要产业，它与国民经济各行各业发展密切相关。有关其设备制造技术的研究与开发对于提升我国电线电缆行业的竞争力有着重要的意义。 现场总线综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统，成为自动控制发展的趋势。 论文结合一个实验室实践项目，设计了基于PROFIBUS-DP总线协议的多主站总线电线生产线网络控制系统，并提出了在STEP7软件环境下总线网络的组态实现、主/从站设备参数设置以及通信数据交换实现方案。对组态软件WINCC如何访问从站设备进行了研究，并将其具体实现。针对电线生产线挤出机温度控制问题，提出了优化模糊PID算法及其控制器代替传统的PID算法的设计方法。仿真实验结果表明，应用该种控制器对挤出机温度控制系统进行在线控制时，系统工作稳定，控制效果显著。 接着在研究PROFIBUS-DP现场总线基本理论（主要包括系统组成、协议结构、数据存取机制、从站通信原理）的基础上，提出了PROFIBUS-DP智能从站接口的软硬件设计和实现方法，利用PROFIBUS-DP协议芯片SPC3和AVR单片机开发出具有PROFIBUS-DP接口的数字量输入输出智能化从站接口模块，对开发的从站接口模块进行了实验验证。