基于Profibus的酸洗线卷取机张力控制系统设计

摘要

本课题以“浙江宏峰铜业集团”1号酸洗线项目为背景，提出了系统全线自动化控制方案，包括电气传动系统设计和机组工艺控制设计，实现了酸洗机列的自动控制功能。在铜带酸洗的生产过程中，卷取系统的张力控制直接影响着成品的质量。本文提出了一种基于西门子S7-300 PLC和Ansaldo SPDM全数字直流调速装置的间接张力控制方法，这种方法控制精度高、线路简单、能实时有效的控制卷取张力。为了构成企业信息网络的底层，本文还设计了基于Profibus-DP现场总线的通信网络，实现了Ansaldo SPDM全数字直流调速装置与主控S7-300 PLC之间，操作台上S7-200 PLC与主控S7-300 PLC间的Profibus-DP网络通信和主操作台触摸屏与主控S7-300 PLC间的MPI网络通信。高效的实现了系统各部分间的信息交换。本文主要完成以下几方面的工作： (1)设计了酸洗线控制系统的全线自动化控制方案，完成电气传动装置的选型，设计了电气传动装置的控制电路。根据机组工艺控制过程，编写了机组工艺控制程序。采用带材边缘自动对中控制系统(EPC)，实现了卷取机上的带材边缘整齐。 (2)对Profibus现场总线进行了深入的研究，分析了其特点及其在工厂自动化系统中的位置。设计了基于Profibus-DP现场总线的通信系统。实现了系统各部分间高效的信息交换。 (3)研究了卷取机张力控制的原理，提出了卷取机空载力矩补偿和动态力矩补偿的具体方法。分析了卷取机卷筒实时卷径计算方法的偏差，提出了实时卷径的算法，并给出了通过S7-300PLC和Ansaldo SPDM全数字直流调速装置实现这种算法的具体过程。在这些基础上，分析了卷取过程中的张力，设计了卷取机张力控制系统。 (4)完成了系统调试，达到了预先的设计指标，在实际应用中取得了很好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2卷取机张力控制国内外研究概况

1.3现场总线Profibus技术概述

1.4主要研究内容

2酸洗工艺流程及主要设备

2.1酸洗工艺流程

2.2机列主要技术参数

2.3S7-300系列PLC简介

2.4全数字直流调速装置简介

2.5小结

3全线自动化控制方案设计

3.1电气传动系统设计

3.1.1传动装置选型

3.1.2传动装置电路

3.2机组工艺控制

3.2.1工艺控制过程

3.2.3工艺控制程序

3.3带材边缘自动对中的实现

3.4小结

4基于Profibus-DP现场总线的通信系统设计

4.1 Profibus-DP现场总线技术

4.1.1 Profibus-DP协议结构和特性

4.1.2 Profibus-DP基本功能和扩展功能

4.1.3 Profibus现场总线在工厂自动化系统中的位置及常见配置形式

4.2通信系统网络结构设计

4.3系统硬件组态设计

4.4 S7-300PLC与SPDM装置间通信的实现

4.4.1本系统Profibus-DP的数据通信格式

4.4.2 SPDM装置调整

4.4.3通信程序

4.5 S7-300PLC和S7-200PLC间通信的实现

4.6 S7-300PLC和触摸屏的MPI通信的实现

4.7小结

5卷取机张力控制系统设计

5.1卷取机张力控制原理

5.1.1连续带材生产线中的张力控制方法

5.1.2间接张力控制分析

5.2间接张力控制的力矩补偿方法

5.2.1空载力矩补偿

5.2.2动态力矩补偿

5.3实时卷径测量算法

5.3.1卷径计算方法

5.3.2卷径计算偏差分析及克服方法

5.3.3实时卷径的算法

5.4张力控制设计

5.4.1卷取过程张力分析

5.4.2张力控制系统设计

5.5小结

6系统调试

6.1系统调试过程

6.2应用效果

6.3小结

7结论

7.1总结

7.2存在的问题及展望

致谢

参考文献

附 录

攻读学位期间所发表的论文