以任意函数控制丝径的光纤拉丝工艺研究

摘要

光纤通信系统中，光纤的损耗和色散特性直接影响到系统的性能。而光纤的丝径沿轴向的变化对其损耗和色散特性具有一定的影响。因此，为保证光纤的损耗和色散的性质在整根光纤上维持稳定，在拉丝的过程中对光纤丝径的精确控制至关重要。再者，为了使光纤或者使用该光纤制作出的光纤器件具有某些特殊要求的色散特性，将有必要使光纤的芯径及包层直径沿光纤轴向以特殊的函数曲线发生变化，这就意味着在光纤拉丝过程中需要施加更为精确的丝径控制工艺。目前我们现有的光纤拉丝塔所使用的控制部分为三菱公司的FX2N系列，这套系统只能完成基本的拉丝功能，其模拟量量化的数据位为11位，即211个量化梯次，对于拉丝塔的主牵引速度、送料速度、石墨炉和固化炉的炉温等的控制，该精度已经达不到预定的精度要求，尤其在主牵引电机和送料电机的调速的过程中会引入较大的误差，从而直接导致丝径变化与设定曲线的吻合度较低。因此提高系统的精度对拉制所需色散特性的光纤具有重要意义。本文通过对现有PLC控制系统核心部件的更新，采用目前市场上能够达到的位数最高的PLC模块对现有工艺进行改造，将模拟量量化的特征位增加到15位(15位数据位，1位符号位)，较原系统模拟量控制精细度提高了16倍，大大缩小了对模拟量采样后量化相邻级次间的差值，达到提高光纤拉丝塔对丝径控制的精度，以及拉制特殊色散性能光纤的目的。 在本文中主要进行的研究工作： 1.通过西门子S7-300系列PLC模块功能的学习与消化，建立起新的适合于光纤拉丝塔的PLC控制模块构成图； 2.研究STEP 7组态软件的功能，针对所建立的PLC控制模块构成图编写梯形图，实现PLC模块对主牵引电机、送料电机及石墨炉等部件的逻辑控制功能； ·利用WinCC组态软件编辑PC的人机控制界面，并用其提供的C脚本语言编写光纤丝径控制功能，通过主程序界面的调用实现对光纤外径沿光纤轴向以任意函数曲线的变化功能。

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致谢

1 引言

1.1 本文选题背景

1.2 PLC系统概述

1.2.1 PLC的发展史

1.2.2 PLC的功能特点及分类

1.2.3 PLC的结构和基本工作原理

1.2.4 PLC的应用和发展趋势

1.3 光纤的拉丝制作工艺

1.4 本章小结

2 系统硬件结构的设计

2.1S7-300 PLC系统的特点

2.2S7-300模块的功能及特点

2.3S7-300系统的功能及结构

2.4 系统硬件结构

2.5 本章小结

3 STEP 7组态软件及梯形图编制

3.1 STEP 7的基本概述

3.1.1 STEP 7介绍

3.1.2 STEP 7的基本编程语言

3.1.3使用STEP 7的基本步骤

3.2 STEP 7硬件组态

3.2.1创建一个项目

3.2.2配置主机架

3.2.3参数配置

3.3 STEP 7编程

3.3.1结构化编程

3.3.2指令系统

3.3.3任务描述及编程规则

3.3.4定义变量

3.3.5用LAD编写程序

3.4 本章小结

4 监控系统与特殊功能编程

4.1 监控系统结构

4.2 监控系统软件设计开发

4.2.1系统软件WinCC V6

4.2.2系统功能设计要求

4.2.3基于WinCC的HMI设计

4.3 监控系统界面的实现

4.3.1建立状态画面及定义变量

4.3.2建立WinCC启动画面

4.4 特殊功能的设计与实现

4.4.1自定义动态曲线调速功能的实现

4.4.2监控测径仪数据

4.4.3数据归档

4.5 WinCC与PLC通讯

4.6 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历