基于西门子PLC的双变频拉丝机电控系统设计

摘要

随着电力电缆行业的兴起，国内对各种型号的拉拔设备需求也在逐年增多。但电缆线材的生产不仅需要考虑其数量和种类，也要确保各类拉拔设备具备高效、稳定、低耗、灵活、可控等特点，以满足日益提高的加工要求。这就要求各种拉拔设备的在性能上必须得到相应的提高和完善。目前，国内拉丝机主要以多道次拉拔为特点的直进式拉丝机为主，若配以主从双变频的灵活控制方式，即可实现对整个拉丝工艺流程的灵活、高效、安全控制，从而提高线材生产质量、品质和规格，这也是本系统整体设计的主导思想。
　　本设计首先介绍了电控系统中相关的各组件设备选型、性能、工作原理和相关技术参数的设定，对各组件间的结构连接图、各控制端子的功能进行了详述。针对拉丝工艺的具体流程，对系统闭环转速控制、主从变频控制、过程PID控制的基本原理和特点进行了详述。并对系统模具配模、拉拔功率、滑动损失功率的相关计算方法进行了详细推导。
　　本系统设计的核心是各组件硬件连接回路的绘制和设计，西门子PLC软件编程以实现系统控制以及利用WinCC Flexible组态软件实现人机界面组态和模拟仿真三个部分。硬件回路的设计主要是对双变频拉丝机系统整体回路、变频器—伺服电机连接回路和计米收线回路的设计。西门子PLC软件编程方面主要是对初始化程序、放线、拉拔、退火、收线、频率设定和报警等环节进行程序设计。人机界面(HMI)组态过程部分主要讲述如何利用WinCC Flexible组态软件实现人机界面(HMI)的组态设计，并展示出了相关设计成果。
　　最后，对本系统整体设计思路进行了总结、概括，并对其未来在实际应用中的发展趋势作出个人了简要的展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 拉丝机发展动态

1．3 主要设计思路

1．4 本章小结

2 拉丝设备及其系统元件选型

2．1 系统拉丝设备

2．2 感应式退火机

2．3 电加热型蒸汽发生器

2．4 成品线材收卷机

2．5 MD330变频器

2．6 1PH7伺服电机

2．7 西门子PLC200／300

2．8 主要技术参数

2．9 本章小结

3 拉丝工艺及其相关计算分析

3．1 拉丝基本工艺流程

3．2 系统模具配模计算

3．3 系统闭环速度控镧

3．4 拉拔功率计算

3．5 滑动损失功率计算

3．6 系统主从双变频控制

3．7 系统过程PID控制

3．8 本章小结

4 系统硬件设计

4．1 整体连接回路设计

4．2 变频器—伺服电机连接回路设计

4．3 计米收线连接回路设计

4．4 本章小结

5 系统软件设计

5．1 PLC200／300的编程软件及其功能模块选型

5．2 PLC200／300相应I／O接口分配

5．3 PLC300模块硬件组态

5．4 系统程序流程图

5．5 初始化、频率设定程序

5．6 放线、拉拔、退火过程部分程序

5．7 故障显示、报警部分程序

5．8 计米收线过程程序

5．9 本章小结

6 人机界面(HMI)组态

6．1 WinCC Flexible组态软件

6．2 WinCC Flexible组态软件与西门子PLC之间的通信方式

6．3 人机界面(HMI)设计成果

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

攻读硕士学位期间主要成果

参考文献