热定型机拉伸同步控制系统的研究

发布时间：2017-09-09 09:43

  本文关键词：热定型机拉伸同步控制系统的研究

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【摘要】：工业纺织品是制造性企业的重要生产原料,对于特种纺织企业热定型工艺是造纸用聚酯网生产加工中的重要环节。热定型拉幅拉伸张力控制的精度与质量直接决定了聚酯织物的产品质量,也是众多控制领域工程技术人员现阶段研究的主要方向。本文是在参考国内外有关文献和实物的基础上,根据织物定型工艺的实际要求,提出了基于PLC控制的拉伸张力同步控制系统的控制策略。并结合PLC为控制核心,以交流变频器对拉伸电机调速为手段,采用模糊PID控制方法完成了对热定型机拉伸张力控制的跟踪调试。整体设计包括三个部分,分别为硬件电路设计、上位机软件设计以及模糊控制方法的构建。硬件电路设计包括PLC、变频器的选型、I/O接线以及通讯接口方式选择和抗干扰设计。上位机软件设计采用的是西门子STEP7编程软件和WINCC组态软件,用来实现拉伸张力同步控制系统的可视化调试及监控。模糊控制方法是系统设计的-大亮点,相较传统的控制方式,模糊控制算法有着更好的系统响应的及时性和有效性。本系统设计采用模块化结构,循环扫描方式,并且根据聚酯织物定型工艺的实际需要,研发了上位机的监控系统,方便了现场操作人员对生产过程的掌控,提高了生产现场自动控制的有效性和及时性。在PLC为核心构成的拉伸张力同步控制系统中,特别加入了模糊PID控制策略优化了以往传统织物定型过程中拉伸张力速率不一致的缺陷,填补了国内空白。在该控制系统中还设计了上位机监控系统,它为现场工作人员提供了交互式人机界面,根据屏幕所显示内容,可快速设定参数、排除故障,能大幅度提高聚酯织物的定型效率。
【关键词】：PLC 模糊控制 变频器 热定型机
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS195.33;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 选题背景、研究目的及意义8
• 1.2 国内热定型设备发展现状及现代化水平8-10
• 1.3 热定型设备控制技术的发展10-11
• 1.4 论文研究的主要技术要求11-12
• 1.5 论文的主要研究内容12-13
• 2 拉幅拉伸热定型工艺的工艺原理13-20
• 2.1 聚酯网生产工艺流程13-14
• 2.2 热定型工艺的工艺要求14-16
• 2.3 拉幅拉伸工艺的数学模型16-17
• 2.4 热定型拉幅拉伸过程中织物张力的数学模型分析17-18
• 2.5 热定型机的拉幅拉伸工艺工作原理18-20
• 3 拉伸同步控制系统的硬件设计20-37
• 3.1 拉伸同步控制系统的控制方式选择21-26
• 3.1.1 可编程逻辑控制器的选择22-23
• 3.1.2 西门子S7-300系列PLC的工作模式23-25
• 3.1.3 基于PLC的查表法实现模糊控制25
• 3.1.4 MICROMASTER 440系列变频器25-26
• 3.2 数据通讯标准26-29
• 3.2.1 RS一232总线标准27-28
• 3.2.2 RS一422/RS一485总线标准28
• 3.2.3 PROFIBUS通讯系统28-29
• 3.3 拉伸同步控制的硬件设计29-34
• 3.3.1 拉伸控制系统抗干扰设计思路30-31
• 3.3.2 拉伸同步控制电气接线设计31-34
• 3.4 热定型拉幅拉伸控制系统硬件系统分析34-35
• 3.5 拉幅拉伸控制系统设备选型35-37
• 4 拉伸同步控制系统的控制策略37-46
• 4.1 传统的PID控制器在拉幅拉伸同步控制过程中的建模37-38
• 4.2 传统PID控制器误差分析38-39
• 4.3 异步电动机转速与拉伸速度的数学模型39-40
• 4.4 模糊PID拉伸同步控制系统数学模型的建立40-41
• 4.4.1 模糊PID控制策略40
• 4.4.2 模糊PID控制系统的优势40-41
• 4.5 模糊控制规则表的构建41-42
• 4.6 隶属度函数求解及解模糊化42-43
• 4.7 利用SIMULINK对控制系统仿真43-46
• 5 拉伸同步控制系统的软件实现46-54
• 5.1 PLC编程软件设计46-50
• 5.1.1 STEP7软件简介46-47
• 5.1.2 PLC系统硬件组态47-49
• 5.1.3 拉幅拉伸同步控制系统的软件功能49-50
• 5.2 上位机界面开发50-52
• 5.2.1 WINCC组态软件简介51-52
• 5.3 软件设计52-54
• 6 总结与展望54-56
• 7 参考文献56-61
• 8 致谢61

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本文编号：819716