特种复合增强管材生产线控制系统设计

摘要

特种复合增强管材是一种新型管材,其弥补了超高分子量聚乙烯管材的不足,应用广泛。特种复合增强管材生产线由钢丝缠绕机、挤出机、主牵引机和副牵引机等设备组成。为保证产品质量和生产效率,需要对该生产线进行集中控制。
　　 本文以贝加莱的Power Panel为控制器,选用RS485总线为通信网络,以日立变频器和交流异步电动机为执行机构,设计了一套集中控制系统。组成生产线的设备上有两种型号的变频器,分别是日立SJ200型和SJ300型,两种变频器通信协议不同,本文设计了RS485总线双通信回路,实现了与两种变频器的通信。
　　 交流异步电动机工作模型非常复杂,难以精确控制和模拟。生产线上变频器采用矢量控制模式,本文将变频器和交流异步电动机作为一个整体,等效为直流电动机,据此建立了生产线上各动设备的工作模型:并以Simulink为工具对各动设备的工作模型进行了系统仿真,通过经验整定法获取了PID控制的优化参数。
　　 作者设计了整套控制系统的电控柜的硬件电路、软件系统及安装施工图纸等,对电控柜内部的低压电器进行选型,并将各设备的操作按钮集成到电控柜上,实现了集中控制。为便于操作人员单独调试设备,还采用MD204L型文本显示器分散安装在各设备上,实现了就地控制和集中控制模式的切换。本文以Automation Studio为开发环境,编写了控制系统的通信程序和调速程序等,并对人机界面进行了组态。设计界面简单易懂,内部设定自锁程序,避免了误操作。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究内容

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究意义

第二章 控制对象与控制系统分析

2.1 超高分子量复合增强管材生产线构成

2.1.1 生产线的组成

2.1.2 各设备分析

2.1.3 控制需求分析

2.1.4 控制系统组成及结构

2.2 触摸屏分析

2.2.1 人机界面

2.2.2 触摸屏工作原理

2.3 可编程控制器分析

2.3.1 PLC的基本结构

2.3.2 PLC的工作原理

2.3.3 PLC的发展趋势

2.3.4 可编程计算机控制器PCC

2.4 控制器选型

2.5 变频器分析与选型

2.5.1 变频器的基本构成

2.5.2 变频器选型与性能

2.6 RS485总线介绍

2.6.1 RS485标准

2.6.2 RS485总线

2.6.3 RS485布网规范

2.7 通信协议解析

2.7.1 Modbus RTU协议解析

2.7.2 RS485 ASCII码通信协议

2.8 本章小结

第三章 生产线控制模型的建立与仿真

3.1 钢丝缠绕机的建模与系统仿真

3.1.1 钢丝缠绕机工作模型的建立

3.1.2 钢丝缠绕机控制系统的系统仿真

3.2 其他动设备的建模与仿真

3.3 本章小结

第四章 控制系统硬件设计

4.1 电控柜内外电路原理图

4.1.1 主电路图

4.1.2 控制电路图

4.1.3 牵引机的履带控制

4.2 电控柜电器选型与布置

4.2.1 低压电器选型

4.2.2 电控柜内电气元件布置

4.2.3 电控柜操作界面设计

4.2.4 接地设计

4.3 线缆选型及外部线路铺设

4.4 远近控模式切换

4.5 变频器设置

4.6 本章小结

第五章 控制系统软件设计

5.1 贝加莱控制软件分析

5.1.1 Automation Studio

5.1.2 Antomation Net

5.1.3 Automanon Runtime

5.2 控制器程序编写

5.2.1 硬件配置

5.2.2 程序编写

5.2.3 HMI画面组态

5.3 编译和下载

5.4 本章小结

第六章 控制系统运行状况

结论及展望

参考文献

致谢