非晶薄带成型机自动控制系统设计与实现

发布时间：2019-06-06 05:09

【摘要】：非晶薄带具有高电阻率、高机电耦合系数、低温度电阻系数、高饱和磁感、低损耗等优异的电磁特性,使其在电力电子行业有着广泛用途。作为非晶薄带生产的控制系统,其设计的性能左右着生产带材的品质与效率。目前我国的非晶薄带控制技术上仍落后于国外,国内绝大多数生产线效率低、容量小,控制精度低,所生产带材一致性和尺寸精度差,市场比重低。因此研究一套性能好、精度高、低成本、稳定性好、易维护的控制系统具有十分重大的研究价值。本文通过对非晶薄带的生产工艺的分析与研究,设计了以西门子S7-300为主核心控制器的非晶薄带控制系统方案。该方案主要有三部分：硬件方案设计、系统软件设计和张力算法设计。在硬件方案设计上充分考虑了系统性能需求、可靠性、稳定性及硬件成本等综合性能。对控制器、变频器、电机、触摸屏、上位机等做了选型与分析。搭建了稳定、时效高的控制系统通信网络,设计了安全可靠的电气方案。软件设计方面,借助西门子STEP7软件和WinCC组态软件开发平台,以功能模块化设计理念,对系统各子部分进行编程和组态。主要内容包括系统硬件组态、网络组态,包车运动子系统、铜辊修模子系统、抓取卷绕子系统、温度控制子系统、压力控制子系统程序设计,系统的可靠性设计,设计了美观实用的HMI界面和上位机交互界面。在张力控制算法设计中,分析了非晶带卷卷绕过程中张力产生的原理,对卷绕过程中动态转矩与动态卷径作了分析计算,提出间接转矩负反馈的恒张力控制方法。采用模糊控制算法应用于PID控制器参数整定,并使用MATLAB工具进行了实验和仿真分析。引入积分分离控制策略,解决卷绕速度模式切换到转矩模式时积分累积问题。最后将算法在S7-300控制器上实现,在实际生产中取得了不错的效果。本文提出的非晶薄带成型机自动控制系统方案已通过项目验收。该方案不仅能提高生产效率与品质,而且设备运行稳定可靠。在解决卷绕过程中带材张力不均匀的问题上有理想的表现。
[Abstract]:Amorphous thin strip has excellent electromagnetic characteristics, such as high resistance, high electromechanical coupling coefficient, low temperature resistance coefficient, high saturation magnetic inductance, low loss and so on, so it has a wide range of applications in power electronics industry. As the control system of amorphous strip production, the performance of its design affects the quality and efficiency of the production strip. At present, the control technology of amorphous strip in our country still lags behind that of foreign countries. Most of the domestic production lines have low efficiency, small capacity, low control accuracy, poor consistency and dimensional accuracy of the produced strip, and low market proportion. Therefore, it is of great research value to study a set of control system with good performance, high precision, low cost, good stability and easy maintenance. In this paper, based on the analysis and research of the production process of amorphous thin strip, a control system scheme of amorphous strip with Siemens S7 鈮，

本文编号：2494099