阳极氧化生产线自动控制系统关键技术研究

发布时间：2017-05-25 03:17

  本文关键词：阳极氧化生产线自动控制系统关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：阳极氧化是一种使用非常广泛的表面处理工艺,然而其工艺复杂、产品种类繁多,生产过程的一致性是保证产品质量的关键。本课题以某公司“阳极氧化生产线自动控制系统改造”项目为支撑,结合工业4.0的发展要求,设计了一套基于Profibus-DP总线的控制网络,为提高资源利用效率,设计了多工艺调度方法,同时在该课题中还开发了多工位定位系统。深入分析自动控制系统的功能和设计任务后,将本文的主要内容分为以下几个部分:(1)分析了阳极氧化各种工艺流程及现场生产设备的状况,根据控制系统的功能和要求,引入分布式递阶控制理论,以工控机作为系统的组织级,以西门子S7-300 PLC、S7-200PLC和触摸屏作为系统的协调级,以现场执行硬件设备作为系统执行级,应用Profibus-DP总线实现各级之间的通信。(2)为了提高生产效率,实现多工艺并行生产,本文首先设计了以西门子S7-300PLC为计算工具的基于时间轴的多工艺调度方法,由于PLC空间有限、调度能力弱等缺陷,本文提出了以工控机为计算工具的基于粒子群算法的多工艺调度方法。根据阳极氧化生产线工艺特点和设备分布,确定生产线调度问题为混合流水车间调度问题,建立生产线的数学模型,应用粒子群算法实现调度计算,并通过MATLAB仿真实验,验证了该算法的可行性及有效性。(3)为了提高在多工位生产环境下行车自动定位的精确度,设计了一种基于二进制编码的工位识别系统,并结合增量式定位方法,通过PLC程序设计,开发了一种混合式定位系统。本文所阐述的阳极氧化生产线自动控制系统经过现场调试和实验,已经投入使用,达到了控制要求,实现了预期目标。
【关键词】：阳极氧化生产线 分布式递阶控制 混合流水车间调度 二进制编码
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.41;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-12
• 1.2.1 课题研究的目的10-11
• 1.2.2 阳极氧化生产线自动控制的意义11-12
• 1.3 阳极氧化生产线发展历史及现状12-14
• 1.4 本文研究的主要内容及设计目标14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 阳极氧化生产线控制系统总体方案16-24
• 2.1 阳极氧化生产线情况介绍16-19
• 2.1.1 阳极氧化生产线组成及工艺流程16-17
• 2.1.2 原生产线控制系统存在的问题17-19
• 2.2 控制系统的功能及要求19-21
• 2.3 生产线总体控制方案21-22
• 2.4 课题重难点分析22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 阳极氧化生产线核心算法24-44
• 3.1 基于时间轴的多工艺调度方法24-28
• 3.1.1 资源抢占分析24-27
• 3.1.2 调度实现流程27-28
• 3.1.3 调度方法仿真实验28
• 3.2 基于粒子群算法的多工艺调度方法28-42
• 3.2.1 阳极氧化生产线调度问题分析28-30
• 3.2.2 阳极氧化生产线调度模型建立30-36
• 3.2.3 阳极氧化生产线调度问题求解36-39
• 3.2.4 阳极氧化生产线调度问题仿真与分析39-42
• 3.3 调度方案分析42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 阳极氧化生产线控制系统硬件设计44-56
• 4.1 主控系统44-47
• 4.1.1 Profibus-DP网络结构44-45
• 4.1.2 系统监控量45-47
• 4.2 行车控制系统47-51
• 4.2.1 行车控制系统硬件结构47-48
• 4.2.2 行车控制系统关键电路设计48-51
• 4.3 多工位定位系统51-55
• 4.3.1 基于二进制编码的定位方法51-52
• 4.3.2 定位检测装置及PLC实现52-54
• 4.3.3 混合定位方法54-55
• 4.4 电源控制系统55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 阳极氧化生产线控制系统软件设计56-72
• 5.1 监控系统设计56-60
• 5.1.1 Wincc组态软件简介56
• 5.1.2 Wincc与PLC的通信56-58
• 5.1.3 Wincc监控界面设计58-60
• 5.2 多工艺调度软件实现60-66
• 5.2.1 多工艺控制流程60-61
• 5.2.2 主站PLC程序开发61-64
• 5.2.3 从站PLC程序开发64-66
• 5.3 电源控制系统软件设计66-71
• 5.3.1 电源控制方案设计67-69
• 5.3.2 软件实现69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 系统调试和试运行72-77
• 6.1 控制系统部分效果图72-73
• 6.2 系统调试73-75
• 6.3 系统试运行75-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 总结和展望77-79
• 7.1 课题主要工作77-78
• 7.2 课题展望78-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84-85
• 致谢85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：392619