台达PLC控制钢坯生产线冷却系统的研究

发布时间：2017-09-15 02:25

  本文关键词：台达PLC控制钢坯生产线冷却系统的研究

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【摘要】：随着科技的不断发展,自动化技术在钢坯生产过程中的应用十分广泛,减少钢坯缺陷与降低成本成为提高企业生产效益与市场竞争力的关键因素。输送辊在钢厂消耗量比较大,受高温钢坯辐射与热传导的作用其工作环境很恶劣,因此对输送辊的有效冷却是提高其使用寿命的重要手段。通过分析冷却水对输送辊温度场的影响,探索其内在规律,为今后设计冷却系统提供理论依据。钢厂冷却水用量非常大,利用PLC控制技术、变频调速技术、PID控制有机结合的控制方案,在有效满足冷却的同时,实现节水与节能具有重要的意义和实用价值。本文主要工作如下：1、利用Fluent软件分析红热钢坯对辊道的实际传热过程,引入合理的假设对辊道模型适当简化,对模型施加边界条件分析辊道内不同冷却条件下对辊道温度场的影响,为计算辊道冷却水参数奠定基础。2、针对钢厂高温、高湿和复杂的电磁环境,同时考虑经济性原则,以输送辊为例构建了冷却系统具体控制方案。对方案中的硬件进行选型与分析,根据选型结果设计了控制系统,并绘制了相关电路图。3、利用组态王作为上位机软件实现了远程监控。依据钢坯冷却系统的具体要求构建了监控界面,实现了冷却系统的自动化运行、信息传输和实时监控等功能。
【关键词】：温度场 Fluent 变频调速 台达PLC PID 钢坯辊道
【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】：TF345
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-14
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 本课题涉及领域的国内外研究现状10-12
• 1.2.1 辊道温度场的研究现状10-11
• 1.2.2 国内外变频调速技术的发展与现状11
• 1.2.3 可编程逻辑控制器(PLC)的特点与应用11-12
• 1.2.4 台达PLC的特点与应用12
• 1.3 课题的来源12-13
• 1.4 论文的主要研究内容与章节安排13-14
• 2 辊道温度场的分析14-35
• 2.1 温度场求解理论基础14-17
• 2.1.1 傅里叶定律与热传导14-15
• 2.1.2 热辐射15
• 2.1.3 热对流15-16
• 2.1.4 边界条件16
• 2.1.5 几何条件与物理条件16
• 2.1.6 Fluent软件16-17
• 2.2 辊道温度场研究思路的介绍17-19
• 2.2.1 辊道的相关参数17-18
• 2.2.2 钢坯对辊道传热的分析18-19
• 2.3 输送辊道二维模型的构建19-23
• 2.3.1 输送辊实际模型19
• 2.3.2 输送辊道模型简化19-21
• 2.3.3 Fluent软件对模型处理21-23
• 2.4 Fluent软件求解模型的设置23-25
• 2.4.1 求解器的设置23
• 2.4.2 求解模型中湍流设置23-24
• 2.4.3 Fluent软件边界条件与材料的设置24-25
• 2.5 Fluent软件求解过程25-26
• 2.6 辊道温度场模拟计算结果及分析26-34
• 2.6.1 钢坯与辊道热接触26-30
• 2.6.2 辊道外部环境温度的模拟30-32
• 2.6.3 钢坯对辊道轴向模型的热辐射分析32-34
• 2.7 结果分析34
• 2.8 本章小结34-35
• 3 控制系统的硬件选型与设计35-51
• 3.1 冷却系统控制方案的确定35-37
• 3.1.1 冷却系统的缺陷35
• 3.1.2 冷却系统供水方案的选择35
• 3.1.3 冷却系统供水方案中变频运行方式35-36
• 3.1.4 冷却系统供水方案中PID控制36-37
• 3.2 控制系统主要配置的选型37-43
• 3.2.1 PLC及其扩展模块的选型37-40
• 3.2.2 变频器的选型40-42
• 3.2.3 触摸屏的选型42-43
• 3.2.4 压力变送器的选型43
• 3.3 PID控制器的选择43-44
• 3.4 控制系统电路图的分析与设计44-48
• 3.4.1 控制系统主电路分析与设计44-45
• 3.4.2 系统控制电路的分析与设计45-46
• 3.4.3 PLC与变频器外部接线46-47
• 3.4.4 PLC的I/O端子分配47-48
• 3.5 变频器基本功能的设定48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 控制系统的软件设计51-64
• 4.1 台达PLC与PC通讯的建立51-53
• 4.2 系统控制程序整体结构53-54
• 4.2.1 水泵运行与切换控制程序53-54
• 4.3 系统控制程序设计54-57
• 4.3.1 编程软件54
• 4.3.2 冷却系统自动运行过程分析54-55
• 4.3.3 自动运行控制程序流程图55-56
• 4.3.4 初始化程序56-57
• 4.4 触摸屏程序设计57-60
• 4.4.1 触摸屏编程软件57
• 4.4.2 触摸屏界面总体设计57-58
• 4.4.3 触摸屏界面58-60
• 4.5 PID控制在冷却系统中的实现60-63
• 4.5.1 MM440变频器的调试61
• 4.5.2 PID控制中目标值与反馈值的设定61-62
• 4.5.3 变频器PID参数的设定62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 5 组态王远程监控系统设计与实现64-69
• 5.1 组态王的概述64
• 5.2 组态王远程监控系统的设计64-68
• 5.2.1 组态王与台达PLC通信的实现64-67
• 5.2.2 远程监控系统的控制要求67
• 5.2.3 远程监控系统的设计步骤67
• 5.2.4 远程监控系统画面的设计67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 6 结论69-70
• 7 展望70-71
• 8 参考文献71-76
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况76-77
• 10 致谢77

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本文编号：853765