基于现场总线的腈纶纺丝生产线控制系统设计

发布时间：2017-08-26 05:23

  本文关键词：基于现场总线的腈纶纺丝生产线控制系统设计

  更多相关文章： 腈纶纺丝 现场总线 PLC 速度同步控制 冗余控制

【摘要】：腈纶是具有广泛用途的合成纤维。地区性的经济增长、世界人口增长等因素带来世界腈纶整体需求的增长,对于发展中国家是良好的发展机遇。就我国而言,我国腈纶消费量一半以上来源于进口,国内腈纶企业的产量还远远达不到国内需求。因此,消化吸收国外先进技术,设计先进的腈纶纺丝生产线控制系统,提高腈纶产品竞争力,成为关系国民经济发展的一个重要课题。论文首先介绍课题的背景、意义及发展现状。然后从介绍腈纶生产工艺出发,分析总结系统的控制要求,进而设计了腈纶纺丝生产线控制系统的网络结构和驱动电路结构。网络结构以西门子S7-300系列PLC产品CPU317-2DP为核心,可分为监控层、控制层和现场层。监控层采用简单经济的MPI总线,而控制层和现场层均采用发展成熟、协议开放的PROFUBUS-DP总线。这是经济合理的网络结构,不仅能满足现场控制的实时性要求,而且很好地满足了上位机监控的需要。驱动电路结构也充分结合了实际,一方面针对F1工位采取F1防断头措施,保证腈纶原液稳定生成初生纤维；另一方面其他工位采用共直流母线技术,变频器被改造以适应直流供电方式,通过这种供电方式不仅能维持变频器直流侧电压稳定,使变频器正常工作,而且起到了节能的作用。论文分硬件设计和软件设计详细介绍了控制系统的具体实现。硬件设计部分首先简要介绍网络的连接电路,然后重点介绍了变频器电路、整流器电路以及PLC输入输出电路,最后基于STEP7编程软件详细介绍了系统硬件组态的过程。软件设计部分从介绍变频器的通信控制出发,分别介绍了多点高精度速度同步控制、松弛环位置控制和松紧调节辊位置控制算法,并结合PLC主从站通信重点介绍了针对变频器备用的冗余控制策略。最后,基于WinCC组态软件设计了监控系统,分别介绍了流程图画面、过程值归档画面和报警画面的设计过程。可以看到,WinCC多样化的控件和灵活的脚本编程大大缩减了监控系统的开发周期。控制系统投入运行后,性能稳定可靠,满足工艺要求。
【关键词】：腈纶纺丝 现场总线 PLC 速度同步控制 冗余控制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ340.5;TP273
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-19
• 1.1 课题背景及研究意义16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.3 论文的主要内容17-19
• 第二章 腈纶纺丝生产线控制系统结构设计19-33
• 2.1 腈纶生产工艺流程及控制要求19-22
• 2.1.1 腈纶生产工艺流程19-20
• 2.1.2 控制要求20-22
• 2.2 控制系统网络结构设计22-27
• 2.2.1 Profibus现场总线概述22-25
• 2.2.2 腈纶纺丝生产线控制系统的网络结构25-27
• 2.3 控制系统驱动电路结构设计27-33
• 2.3.1 生产线驱动电路结构27-31
• 2.3.2 备用控制系统驱动电路结构31-33
• 第三章 控制系统的硬件设计33-46
• 3.1 控制系统的网络连接电路33-34
• 3.2 控制系统的驱动电路34-36
• 3.2.1 整流器电路34-35
• 3.2.2 变频器电路35-36
• 3.3 PLC输入输出电路36-41
• 3.3.1 数字量输入模块外接电路36-38
• 3.3.2 数字量输出模块外接电路38-39
• 3.3.3 模拟量输入模块外接电路39-40
• 3.3.4 模拟量输出模块外接电路40-41
• 3.4 控制系统的硬件组态41-46
• 3.4.1 Step7软件简介41
• 3.4.2 生产线PLC控制站的硬件组态41-43
• 3.4.3 备用PLC控制站的硬件组态43-46
• 第四章 控制系统的软件设计46-63
• 4.1 变频器的通信控制46-51
• 4.1.1 Profibus-DP数据传输格式46-50
• 4.1.2 变频器通信控制的程序实现50-51
• 4.2 生产线PLC控制站的软件设计51-57
• 4.2.1 多点高精度速度同步控制算法51-53
• 4.2.2 松弛环位置控制算法53-55
• 4.2.3 松紧调节辊位置控制算法55-57
• 4.3 基于主从站通信的冗余控制策略57-63
• 4.3.1 冗余模式57-58
• 4.3.2 冗余控制算法58-63
• 第五章 监控系统设计63-68
• 5.1 集成式组态63-64
• 5.2 组态流程图画面64-65
• 5.3 组态过程值归档画面65-66
• 5.4 组态报警画面66-68
• 第六章 总结与展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 马永炜;强明辉;;基于WinCC的数据管理系统的建立[J];自动化与仪器仪表;2015年12期

2 马箭;崔伟华;李祥飞;;基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2014年04期

3 李全林;;西门子PLC与ABB变频器之间的现场总线通讯技术应用[J];机械管理开发;2011年04期

4 李继方;汤天浩;姚刚;;多电机共直流母线交流传动节能系统结构研究[J];电气传动;2011年07期

5 孟宪坤;李明辉;;纸机传动控制系统的设计与应用[J];化工自动化及仪表;2011年06期

6 程启明;程尹曼;王映斐;汪明媚;;交流电机控制策略的发展综述[J];电力系统保护与控制;2011年09期

7 程杨;刘学平;占涛;;一种基于MODBUS协议的工业控制系统设计[J];机械设计与制造;2011年01期

8 李方坤;邹艳敏;何恩博;;STEP7编程语言和PLC程序编制[J];中国新技术新产品;2010年01期

9 葛锁良;王玲莉;;S7-300PLC和WinCC在腈纶生产中的应用[J];仪器仪表用户;2006年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 张严予;聚丙烯腈的共聚改性研究[D];东华大学;2015年

2 周涛;同步电机变频调速矢量控制技术问题的研究[D];山东大学;2013年

3 张淑敏;两相交流电机的变频控制研究[D];山东理工大学;2013年

4 朱茂林;多电机速度同步控制策略的研究与应用[D];合肥工业大学;2013年

5 范志龙;基于永磁同步电机的多电机同步控制系统的研究[D];湖南大学;2012年

6 赵玲;基于Profibus现场总线的西门子S7-300在选煤厂监控系统的应用[D];内蒙古大学;2011年

7 朱荣;基于WinCC的天然气门站SCADA系统上位监控软件研制[D];西南交通大学;2010年

，

本文编号：739918