基于PLC和组态软件的非晶涂层喷涂装置控制系统的研究

发布时间：2017-10-16 08:11

  本文关键词：基于PLC和组态软件的非晶涂层喷涂装置控制系统的研究

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【摘要】：当前工业领域对金属基体表面抗腐蚀性、耐磨损性等特性的要求不断提高,因此,利用超音速火焰喷涂技术制备非晶合金涂层的防腐手段得到了深入的研究和广泛的应用,但目前的非晶涂层喷涂设备大多存在功能单一或智能化水平较低等缺点,当完成大型钢板表面非晶合金涂层制备工作时,可能会产生喷涂效率较低、涂层质量不均匀等问题。因此,用于智能化制备大面积非晶涂层的新型喷涂装置的研制对于工业领域中的金属防腐有着重要的意义。基于此,本文针对一套用于大型钢板表面非晶涂层制备的新型喷涂装置设计了基于PLC和WinCC的智能化喷涂控制系统,该系统以超音速火焰喷涂制备非晶涂层的工艺流程及工艺要求为基础,通过采用西门子S7-300 PLC、S120伺服控制系统、MM440变频控制器以及WinCC组态软件,实现对非晶涂层制备过程的自动化、智能化控制。通过对超音速火焰喷涂的工艺要求进行分析,确定了喷涂工艺流程,并结合喷涂装置的工作原理,对系统提出了相关的控制要求,并在对比多个系统的解决方案后,确定了最优的系统控制方法。根据控制系统的需要,对PLC、伺服驱动系统、变频器、电机以及其它硬件进行了选型和设定,同时,分别在STEP 7和STARTER软件中对PLC和S120进行硬件组态。在确定喷涂系统的控制流程后,通过STEP 7软件对控制系统的逻辑程序完成编写。在上位机中利用WinCC组态软件对喷涂装置的控制过程进行了系统组态,通过软件中的图形编辑器完成对各个控制界面的图形设计及变量连接工作,并通过C脚本来实现部分图形的特殊功能,各个界面之间可以相互跳转,通过控制界面可以对喷涂现场进行图像采集和参数显示,同时可以对喷涂设备的运行进行控制。为了保证控制系统的可行性和可靠性,在系统研究过程中,利用PLCSIM软件对STEP 7中的部分程序进行了模拟仿真。另外,通过将PLC与驱动系统进行联机调试,实现了对驱动程序的检验。本文针对非晶涂层喷涂装置控制系统的研究工作已经完成了实验室阶段的调试,实验检验证明系统程序能够满足喷涂装置的控制要求,系统的控制界面友好且操作简便,为工业实际应用打下了基础。
【关键词】：非晶合金涂层 PLC WinCC 控制系统 喷涂设备 S120
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4;TP273
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• abstract6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外非晶涂层喷涂设备的研究历程与控制技术的发展15-20
• 1.2.1 国内外非晶喷涂设备的研究历程15-18
• 1.2.2 喷涂设备控制系统的发展18-19
• 1.2.3 PLC与WinCC在工业领域中的应用19-20
• 1.3 本文的主要研究内容20-22
• 第二章 非晶涂层喷涂装置的机械结构及喷涂工艺22-30
• 2.1 非晶涂层喷涂装置结构设计22-25
• 2.2 非晶涂层喷涂工艺概述25-28
• 2.3 非晶涂层喷涂装置控制系统要求28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 非晶涂层喷涂装置控制系统硬件设计与选型30-40
• 3.1 控制方案30-31
• 3.2 喷涂装置控制系统31-32
• 3.2.1 控制系统的层次划分31-32
• 3.2.2 控制系统通讯方式32
• 3.3 控制系统硬件设计32-38
• 3.3.1 PLC控制器33
• 3.3.2 SINAMICS S120伺服系统33-36
• 3.3.3 SIMOGEAR变频减速系统36-38
• 3.3.4 现场其它硬件设计选型38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 控制系统程序设计40-68
• 4.1 控制系统软件设计流程40-41
• 4.2 分配I/O地址41-42
• 4.3 控制系统的硬件组态42-50
• 4.3.1 STEP 7简介42-43
• 4.3.2 PLC硬件组态43-44
• 4.3.3 SINAMICS S120硬件组态44-50
• 4.4 PLC的程序设计50-66
• 4.4.1 设计喷涂装置PLC控制流程50-53
• 4.4.2 程序设计53-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 上位机的组态设计与系统调试68-80
• 5.1 喷涂装置监控系统概述68
• 5.2 WinCC组态软件68-69
• 5.3 上位机监控系统设计69-74
• 5.3.1 控制界面设计69-74
• 5.3.2 变量管理与连接74
• 5.4 模拟仿真与硬件调试74-79
• 5.4.1 模拟仿真软件PLCSIM简介74-75
• 5.4.2 基于PLCSIM的系统控制功能的模拟仿真75-76
• 5.4.3 PLC与硬件设备的联机调试76-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 主要工作与结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 研究成果及发表的学术论文88-90
• 作者及导师简介90-92
• 附件92-93

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