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反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计

发布时间:2016-10-28 15:33

  本文关键词:反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计,由笔耕文化传播整理发布。


《哈尔滨工业大学》 2010年

反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计

王超  

【摘要】: 反重力铸造技术是一种先进的特种铸造技术,对铸件性能有明显的改善作用,尤其适合大型复杂薄壁铸件的铸造,具有广阔的发展前景。 本文首先对反重力铸造设备的电气部分进行设计,包括控制核心的选用和电气元件的连接,并确定了反重力铸造的控制变量,为反重力铸造成形过程控制的实现提供了硬件基础。 下位机程序编写采用西门子公司的S7-200系列PLC,运用与其配套的STEP7-Micro/WIN SP6编程软件,使用梯形图和编程语言两种方式编制了下位机的控制程序,来控制设备完成工艺流程控制,数据处理和输出控制等过程。 上位机根据反重力铸造的特点,利用组态软件KingView设计了反重力铸造装备上位机人机交互界面,利用组态软件设计了参数设置、过程监控、故障定位和系统动画等人性化动态操作画面,实现了良好的人机交互。 从理论上分析了反重力铸造过程,得到了广义被控对象的模型。并以此模型为基础,在Matlab的Simulink利用Ziegler-Nichols方法对PID参数进行了整定,最后进行热调试验。试验结果表明:系统运行可靠,控制精度高,曲线跟踪性能良好。

【关键词】:
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG233
【目录】:

  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 第1章 绪论7-18
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义7-8
  • 1.2 反重力铸造的原理及特点8-10
  • 1.2.1 反重力铸造的原理8-9
  • 1.2.2 反重力铸造的特点9-10
  • 1.3 生产过程计算机控制系统概述10-12
  • 1.4 可编程控制器(PLC)12-15
  • 1.4.1 可编程控制器概述12-13
  • 1.4.2 可编程控制器优点13
  • 1.4.3 可编程控制器的工作原理13-15
  • 1.5 组态软件及人机交互界面简介15-16
  • 1.5.1 人机交互界面简介15-16
  • 1.5.2 人机交互界面的实现—组态软件16
  • 1.6 论文主要内容16-18
  • 第2章 电气系统硬件设计18-25
  • 2.1 引言18
  • 2.2 反重力铸造电气系统设计18-23
  • 2.2.1 上位工控机配置18-19
  • 2.2.2 PLC 的选用19-22
  • 2.2.3 电源的设计和选用22-23
  • 2.3 气路系统设计23-24
  • 2.4 本章小结24-25
  • 第3章 反重力铸造下位机控制程序设计25-40
  • 3.1 引言25
  • 3.2 反重力铸造控制系统总体设计25-26
  • 3.3 反重力铸造控制变量在PLC 中的定义26-29
  • 3.4 PLC 程序设计29-39
  • 3.4.1 主程序模块30-32
  • 3.4.2 工艺参数的定义和标准化模块32-33
  • 3.4.3 模拟量转换模块33-35
  • 3.4.4 预设曲线程序模块35-38
  • 3.4.5 液面加压程序模块38-39
  • 3.5 本章小结39-40
  • 第4章 反重力铸造人机交互界面设计40-46
  • 4.1 引言40
  • 4.2 组态软件 Kingview 介绍40
  • 4.3 人机交互界面设计40-45
  • 4.3.1 参数设置界面41
  • 4.3.2 过程监控界面41-44
  • 4.3.3 故障检测界面44-45
  • 4.4 本章小结45-46
  • 第5章 反重力铸造模型及控制算法46-59
  • 5.1 引言46
  • 5.2 反重力铸造系统数学模型46-50
  • 5.2.1 执行元件传递函数的确定46-47
  • 5.2.2 铸造过程传递函数的确定47-50
  • 5.2.3 传感器传递函数的确定50
  • 5.3 控制算法研究50-57
  • 5.3.1 模拟PID 控制51
  • 5.3.2 数字PID 控制51-52
  • 5.3.3 PID 控制器设计52-57
  • 5.4 曲线跟踪情况分析及程序验证57-58
  • 5.5 本章小结58-59
  • 结论59-60
  • 参考文献60-64
  • 致谢64
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