退火炉车间分布式控制系统的研究与设计

发布时间：2017-05-02 06:16

  本文关键词：退火炉车间分布式控制系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在机械制造行业,退火炉是金属热处理中的重要设备,其加热温度控制技术的好坏对企业生产、炉体寿命以及技术指标都有直接的影响。目前,国内部分企业退火炉控制系统仍采用继电器控制方式,工作输出主要依靠员工经验进行手动调节,导致退火炉的过程控制效果很不理想[1]。本文提出将分布式控制系统和退火炉控制技术相结合,实现将多台退火炉设备通过不同类型的总线连成一个整体,对其进行管理控制。本文首先对退火炉设备及其生产过程进行介绍,对其主要控制指标与退火炉车间设备控制需求进行分析,提出以车间退火炉为设备层、PLC为现场控制单元、组态王软件为上位机监控平台与现场总线通信技术为一体的分布式退火炉控制系统设计方案。然后,根据系统设计方案进行硬件和软件部分的设计。参照单台设备控制需求,对主要元器件进行选型,选用CP1H-XA型PLC、扩展I/O单元CP1W-40EDT及其温度控制模块CJ1W-TC001作为现场控制单元对设备主电路、温度控制电路、压力控制电路以及系统通信电路进行设计。依据系统功能的需求对软件部分进行设计,主要包括PLC程序设计、触摸屏界面开发、上位机组态王KingView软件的设计开发以及分布式控制系统通信技术的软件设计,组态王数据模块开发中需要对Access数据库进行研究。此外,基于模糊自整定PID控制算法设计退火炉的温度控制系统。研究分析退火炉采取模糊自整定PID控制的可行性,基于模糊自整定PID控制算法对退火炉温度控制系统进行设计,给出实现模糊自整定PID控制的具体结构以及具体实现过程,包括输入输出变量模糊化设计、模糊控制规则的建立、通过Matlab软件的计算分析,结合CX-Programmer软件介绍模糊自整定PID的程序,并给出模糊自整定PID控制程序的实现方法。最后,结合具体工件内齿圈的退火工艺对退火炉车间分布式控制系统进行功能调试。调试内容包括:现场控制单元和上位机监控中心的通信调试,现场控制单元和分布式控制系统的手动、自动功能调试。在调试完成后,根据电能使用状况报表、内齿圈温控曲线以及生产过程压力曲线进行调试结果分析。结果表明,退火炉车间分布式控制系统达到预定方案设计要求。
【关键词】：退火炉 分布式控制系统 模糊自整定PID PLC 组态王KingView6.55
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题的背景与意义12
• 1.2 退火炉控制技术研究现状12-14
• 1.3 分布式控制系统的发展与应用14-15
• 1.4 退火炉车间分布式控制系统的优点15-16
• 1.5 本文研究的主要内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第二章 退火炉车间分布式控制系统方案设计18-31
• 2.1 车间退火炉设备及生产过程过程分析18-22
• 2.1.1 井式预抽真空退火炉18-20
• 2.1.2 退火炉生产过程20-21
• 2.1.3 退火炉生产过程主要控制指标21-22
• 2.2 退火炉车间设备控制需求分析22-23
• 2.2.1 单台退火炉设备控制要求22-23
• 2.2.2 退火炉车间设备监控需求23
• 2.3 车间分布式控制系统方案设计23-30
• 2.3.1 系统整体方案设计23-25
• 2.3.2 系统硬件方案设计25-27
• 2.3.3 系统软件方案设计27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 分布式控制系统硬件电路设计31-44
• 3.1 硬件选型31-34
• 3.2 硬件电路设计34-41
• 3.2.1 单台退火炉设备主电路34-36
• 3.2.2 温度控制系统电路36-37
• 3.2.3 压力控制系统电路37-38
• 3.2.4 通信电路38-41
• 3.3 硬件抗干扰设计41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 车间分布式控制系统的软件设计44-64
• 4.1 PLC程序设计44-49
• 4.1.1 PLC编程软件44
• 4.1.2 单台设备控制主程序设计44-45
• 4.1.3 主要子程序软件设计45-49
• 4.2 触摸屏软件设计49-51
• 4.3 上位机监控中心软件设计51-58
• 4.3.1 监控组态软件51
• 4.3.2 监控中心软件界面设计51-54
• 4.3.3 监控中心数据管理设计54-58
• 4.4 分布式控制系统的通信设计58-63
• 4.4.1 通信协议58-61
• 4.4.2 现场控制单元通信设计61-62
• 4.4.3 监控中心与现场控制单元通信设计62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 模糊自整定PID温控系统的设计64-79
• 5.1 模糊自整定PID控制64-68
• 5.1.1 模糊控制64-66
• 5.1.2 PID控制66-67
• 5.1.3 退火炉采取模糊自整定PID控制的可行性67-68
• 5.2 温度控制系统的设计68-69
• 5.3 模糊自整定PID温控系统的实现69-74
• 5.3.1 输入输出变量模糊化设计69-70
• 5.3.2 建立模糊控制规则70-71
• 5.3.3 建立模糊变量的隶属函数71-72
• 5.3.4 确定模糊变量的赋值表72-74
• 5.4 温度控制算法的PLC实现74-76
• 5.5 温度控制系统实验分析76-78
• 5.6 本章小结78-79
• 第六章 分布式控制系统功能调试79-93
• 6.1 内齿圈退火工艺80-82
• 6.2 分布式控制系统通信调试82-86
• 6.2.1 现场控制单元通信调试82-84
• 6.2.2 上位机监控中心通信调试84-86
• 6.3 现场控制单元功能调试86-89
• 6.3.1 现场控制单元手动调试86-87
• 6.3.2 现场控制单元自动调试87-89
• 6.4 系统分布式控制调试89-90
• 6.5 调试结果与分析90-92
• 6.5.1 车间电能采集报表分析90-91
• 6.5.2 内齿圈退火温度曲线分析91
• 6.5.3 生产过程炉内压力曲线分析91-92
• 6.6 本章小结92-93
• 第七章 总结与展望93-95
• 7.1 总结93-94
• 7.2 展望94-95
• 参考文献95-98
• 致谢98-99
• 在校期间发表的学术论文99

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本文编号：340440