基于PLC的新型氮气保护铝钎焊炉电气控制系统设计

摘要

可控气氛保护钎焊是钎焊领用中最具有发展前途的技术之一。随着国内对于大型工件钎焊的需求增长，自主研制大型气体保护钎焊炉愈发重要。
　　 本文是在对钎焊工艺过程进行深入分析的基础上，针对大型工件铝钎焊的特殊工艺要求，参考国外同类设备原理，利用PLC作为核心控制单元从硬件、软件两个方面完成大型铝钎焊炉控制系统设计。
　　 控制对象主要包括：钎焊区域和烘干区域的加热控制；链条传送系统的控制；炉门的控制；炉内气氛的控制等。其中钎焊区域的加热控制和链条传送系统控制是控制系统的主要功能。对于这两项内容的原理和实现方法在文章中做了重点论述。在温度控制方面，通过配置PLC功能模块FM355-2实现了对温度的基本PID控制，通过对PLC编程实现了炉膛升降温速度控制和对不同工作模式下的温度设定。链条传送控制方面，利用PLC作为上位机结合SEW变频器内部的位置控制和逻辑控制系统IPOSplusR功能实现了链条传送的同步位置控制。本系统利用WinCC flexible完成了HMI的组态工作；利用Step7完成了PLC程序开发PLC和HMI、PLC与变频器之间用Profibus-DP进行连接。主变频器与从变频器直接用SBus连接。
　　 基于PLC的电气控制系统，既可容易的完成控制系统的初次开发也方便日后功能扩展，针对不同的控制要求，修改相应的程序就可以满足。具有高度的柔性和功能的可拓展性，符合控制系统开放性的发展趋势。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 钎焊工艺介绍

1.2 铝钎焊工艺介绍

1.3 新型铝钎焊炉背景及意义

第二章 钎焊过程分析

2.1 传统钎焊炉结构及缺陷

2.2 大型焊件对钎焊炉结构及控制工艺要求

第三章 控制系统的总体设计

3.1 系统所需的信号及控制功能

3.2 控制系统的总体结构

3.3 控制系统涉及到的关键技术

3.3.1 可编程序控制器(PLC)

3.3.2 变频器

3.3.3 温度控制器FM355-2S

3.3.4 STEP7简介

3.3.5 人机界面开发软件WinCC flexible介绍

第四章 系统详细设计

4.1 控制系统硬件组态

4.2 系统程序的结构

4.3 加热控制系统设计

4.3.1 PID控制原理及其在钎焊炉控制系统上应用

4.3.2 加热区电气系统设计

4.3.3 钎焊区加热工艺控制要求

4.3.4 HMI设计

4.3.5 钎焊区温度控制程序设计

4.3.6 钎焊区加热控制效果

4.3.7 烘干区的控制系统设计

4.4 链条传送系统设计

4.4.1 链条传送系统工艺要求

4.4.2 链条传送系统硬件设计

4.4.3 链条传送系统PLC与主变频器Profibus连接

4.4.4 链条传送系统主变频器与从变频器Sbus连接

4.4.5 链条传送系统主从变频器同步驱动功能实现

4.4.6 链条传送系统程序设计

4.5 辅助控制系统的设计

结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢