基于PLC的五辊精磨机控制器半物理仿真平台设计
本文关键词: 控制器 半物理仿真 OPC通讯 监控系统 Simulink模型 出处:《西南交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着国内外巧克力市场的不断扩大,具有高度自动化的巧克力碾磨设备的需求也日益增加,以往的五辊精磨机控制系统开发过程都必须结合被控对象实物来完成,因此造成了实物样机与控制系统开发不协调,延长了整机的开发周期。针对这一问题,将半物理仿真技术引入到五辊精磨机控制系统开发过程中,使得控制系统设计可以脱离实物样机进行性能测试,从而实现缩短研发周期的目的。本文构建了基于西门子S7-200PLC的五辊精磨机控制器半物理仿真平台,控制器以PLC实物形式引入到半物理仿真平台中,利用MATLAB\Simulink搭建五辊精磨机主要工作部分的仿真模型,通过上位机WinCC7.0实现对半物理仿真平台的监控。针对模块间实时数据传输问题,提出了基于OPC技术的实时通讯方案,实现了闭环半物理仿真回路。根据挠曲变形理论研究了五辊精磨机磨辊工作变形情况,建立磨辊挠曲变形数学模型,并利用有限元分析软件ANSYS对模型的正确性进行验证。根据传热理论建立了磨辊温度场模型,解决了半物理仿真平台中对磨辊辊温监测的问题,利用SimHydraulic实现了对液压加载系统仿真模型的建立,并用等效替代的方法模拟了液压负载,同时设计了测量回路,实现对压力的实时监测。根据晶闸管调压理论和自耦变压理论分别设计了交流电机软启动和降压启动仿真模型,实现了对交流电机不同启动方式的模拟仿真,完善了整个半物理仿真平台。论文的最后完成了控制器半物理仿真平台的测试工作,解决了部分模型不准确以及仿真速度过慢等一系列问题,并针对实时趋势图作出分析,得到一般结论,为五辊精磨机的设计提供参考依据。本文所做的研究是对半物理仿真技术应用在食品加工工业的一次有益的探索,对提升食品机械自动化水平有着一定的积极促进作用。
[Abstract]:With the constant expansion of chocolate market at home and abroad, the demand for chocolate grinding equipment with high automation is also increasing day by day. In the past, the development process of control system of five-roll fine mill must be completed by combining the controlled object. As a result, the development of physical prototype and control system is not coordinated, and the development period of the whole machine is prolonged. In order to solve this problem, the semi-physical simulation technology is introduced into the development process of the control system of the five-roll fine mill. The design of the control system can be separated from the physical prototype for performance testing, so as to shorten the research and development cycle. In this paper, a semi-physical simulation platform for the controller of the five-roll fine mill based on Siemens S7-200 PLC is constructed. The controller is introduced into the semi-physical simulation platform in the form of PLC, using MATLAB\ Simulink to build the simulation model of the main working part of the five-roll grinding machine, and the monitoring of the semi-physical simulation platform is realized through the upper computer WinCC7.0. Aiming at the problem of real-time data transmission between modules, the controller is introduced into the semi-physical simulation platform. A real-time communication scheme based on OPC technology is proposed to realize the closed-loop semi-physical simulation loop. According to the flexural deformation theory, the working deformation of the grinding roll of the five-roll finishing mill is studied, and the mathematical model of the bending deformation of the grinding roll is established. The correctness of the model is verified by the finite element analysis software ANSYS. According to the heat transfer theory, the model of roller temperature field is established, and the problem of roller temperature monitoring in semi-physical simulation platform is solved. The simulation model of hydraulic loading system is established by SimHydraulic, the hydraulic load is simulated by equivalent substitution method, and the measuring circuit is designed. According to the thyristor voltage regulation theory and the autocoupling voltage theory, the simulation models of AC motor soft start and step-down start are designed, and the simulation of different starting modes of AC motor is realized. Finally, the testing work of the controller semi-physical simulation platform is completed, and a series of problems such as partial model inaccuracy and slow simulation speed are solved, and the real-time trend diagram is analyzed. A general conclusion is obtained, which provides a reference for the design of a five-roller grinding machine. The research done in this paper is a useful exploration for the application of semi-physical simulation technology in food processing industry. To improve the level of food machinery automation has a certain positive role in promoting.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS203;TP273
【相似文献】
相关期刊论文 前3条
1 楚中毅;马静;李丹;;空间柔性伸杆机构振动抑制的半物理仿真试验[J];机械工程学报;2012年21期
2 雷松;岳前进;张文首;谢彬;喻西崇;;基于半物理仿真的新型浮式平台垂荡性能[J];石油学报;2012年02期
3 ;[J];;年期
相关会议论文 前6条
1 程少华;崔祜涛;崔平远;;深空探测器姿态大角度机动与稳定控制半物理仿真研究[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
2 江平;时瑞军;武一冰;陈志豪;;航空发动机控制系统半物理仿真试验器设计[A];2012航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2012年
3 夏绍平;葛益波;;无人机地面方向控制系统半物理仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
4 张会生;刘永文;苏明;翁史烈;;燃气轮机调速系统半物理仿真研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
5 原劲鹏;曲溪;杨涤;;用户星复合控制半物理仿真试验系统的xPC实现[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
6 罗凯;党建军;王育才;;水下半物理仿真实验台背压模拟系统研制[A];2010年中国造船工程学会优秀学术论文集[C];2011年
相关博士学位论文 前2条
1 贾杰;航天器姿态半物理仿真原理及其试验方法研究[D];西北工业大学;2006年
2 吴海彬;基于半物理仿真的海上平台沉浮运动研究[D];浙江大学;2002年
相关硕士学位论文 前10条
1 张宗涛;工程机械行驶驱动系统半物理仿真平台设计[D];长安大学;2009年
2 李跃跃;小型涡扇发动机燃油控制半物理仿真试验系统[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2015年
3 郭弘凌;基于半物理仿真的停车顶现场检测装置设计[D];西南交通大学;2016年
4 侯文洁;面向半物理仿真的微分代数模型求解方法研究[D];华中科技大学;2014年
5 薛鸿臻;通用多关节机械臂半物理仿真平台研究[D];长安大学;2016年
6 邢鹏举;基于PLC的五辊精磨机控制器半物理仿真平台设计[D];西南交通大学;2017年
7 吴继传;燃燃联合动力装置半物理仿真试验研究[D];上海交通大学;2015年
8 刘龙;船舶综合平台管理系统半物理仿真平台的网络构建技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 李广瑞;调距桨系统半物理仿真研究[D];中国舰船研究院;2014年
10 周燕飞;清筛机高速走行系统半物理仿真平台的研究[D];浙江大学;2016年
,本文编号:1555711
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/1555711.html