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交联电力电缆生产线监控系统的研制与开发

作　者: 陈红桂
导　师: 黄学良
学　校: 东南大学
专　业: 电工理论及新技术
关键词: 交联电力电缆生产线监控系统参数模糊自整定PID控制 OPC服务器/客户
分类号: TM764
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 104次
引　用: 3次
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内容摘要

随着社会的进步和国家的发展,工农业和其他产业得到了巨大的发展,但我国的工业特别是传统工业还处在比较落后的阶段,如钢铁、化工、煤炭等等。与此同时,计算机技术、通信技术和先进控制理论的不断发展和成熟,并将其应用于工业自动化的控制中已成为提高工业企业生产自动化和信息化,增强企业生产能力和竞争能力的有效途径。依据全集成自动化(TIA——Totally Integrated Automation)的控制思想和控制策略,结合当前交联电力电缆生产线控制系统自动化程度和生产企业集成化程度不高的实际情况,提出了交联电力电缆生产线监控系统,这将对提高企业的生产效率和产品合格率起到很好的作用。从工业自动化控制的发展过程和今后的发展趋势中可以看出,工业控制水平的提高与当前科学技术的发展是密不可分的。本论文所设计开发的交联电力电缆生产线监控系统,其控制核心采用西门子高端的SLOT PLC。企业设备层的现场设备间的通信采用PROFIBUS-DP现场总线,从而实现了分布式控制,有效地减少了现场布线的工作量,同时提高了系统的可靠性。OPC技术规范从诞生到现在十年不到,但得到了众多厂家和用户的支持。交联电力电缆生产线监控系统中,上层监控软件通过OPC DA接口与西门子提供的OPC Server进行通信,从而实现监控层与控制层之间的信息交互。OPC作为一新发展起来的技术,本文对其作了总体概述,并进一步深入分析了OPC DA异步数据读写实现的原理。上层监控软件在Windows 2000环境下采用Visual C++编程实现,它能够读取生产车间的生产信息,并对管理者关心的数据进行处理、保存和打印,从而提高了企业的信息化程度。本文所设计的交联电力电缆生产线监控系统已用于多家企业,控制系统的主要控制部分(挤出机和交联管的温度控制,共有32个温度控制点)采用闭环PID控制。针对在实际系统的调试和运行期间出现的PID参数整定困难和PID控制器抗干扰弱等问题,本文提出了参数模糊自整定PID控制器,并利用MATLAB对参数模糊自整定PID控制器的控制性能进行了仿真,获得了预期的结果。参数模糊自整定PID控制器具有参数自整定功能,并具有很好的动态性能和抗干扰能力。本文最后给出控制系统的另一种实现方案,并对两种方案进行了比较。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题提出的背景及意义  9
  1.2 交联电力电缆生产工艺流程  9-10
  1.3 工业控制自动化技术的发展和现状  10-12
    1.3.1 以工业PC 为基础的低成本工业自动化控制将成为主流  10-11
    1.3.2 PLC 在向微型化、网络化、PC 化和开放性方向发展  11
    1.3.3 面向测控管一体化设计的DCS 系统  11
    1.3.4 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展  11
    1.3.5 工业控制网络将向有线和无线相结合的方向发展  11-12
    1.3.6 工业控制软件正向先进控制方向发展  12
  1.4 电力电缆生产线控制系统相关技术  12-14
    1.4.1 直流电机驱动器  12
    1.4.2 现场总线  12-13
    1.4.3 可编程控制器（PLC）  13
    1.4.4 触摸屏技术  13-14
    1.4.5 OPC 技术  14
    1.4.6 模糊控制  14
  1.5 论文的内容安排  14-15
第二章控制层的设计及组态  15-28
  2.1 交联电力电缆生产线控制系统的控制内容和要求  15
  2.2 交联电力电缆生产线控制系统的设备选型  15-16
  2.3 交联电力电缆生产线控制系统的结构  16
  2.4 系统组态及PLC 控制程序编写  16-19
    2.4.1 STEP 7-V5.2 软件的介绍  16-18
    2.4.2 控制系统的组态  18-19
    2.4.3 交联电力电缆生产线控制系统程序的构成  19
  2.5 温度PID 控制  19-26
    2.5.1 PID 控制器的简介  19-21
    2.5.2 F841、F843 功能的介绍  21-23
    2.5.3 交联管温度PID 控制程序示例  23-24
    2.5.4 PID 参数的整定  24-26
  2.6 触摸屏的组态  26-28
第三章交联管温度模糊PID 控制器的设计与仿真  28-40
  3.1 模糊控制器的理论基础及工作原理  28-33
    3.1.1 模糊控制器的理论基础  28
    3.1.2 模糊控制器的工作原理  28-32
    3.1.3 模糊控制查询表的建立  32
    3.1.4 模糊控制器的特点  32-33
  3.2 参数模糊自整定PID 控制器的设计  33-37
    3.2.1 控制系统的输入输出  33-34
    3.2.2 参数模糊整定的规则  34-35
    3.2.3 模糊推理和解模糊  35-37
    3.2.4 模糊PID控制流程  37
  3.3 参数模糊自整定PID 控制器的仿真  37-40
第四章 OPC 技术概述及OPC DA 实现的研究  40-52
  4.1 OPC 技术简介  40-42
    4.1.1 OPC 出现时机  40
    4.1.2 OPC 的概念及技术优势  40
    4.1.3 OPC 技术的本质——COM/DCOM  40-42
    4.1.4 OPC 规范的发展动态  42
  4.2 OPC DA 服务器  42-44
    4.2.1 OPC DA 服务器组成  42-43
    4.2.2 OPC DA 服务器对象接口  43-44
    4.2.3 OPC DA服务器开发  44
  4.3 OPC DA CLIENT 应用程序  44-47
    4.3.1 利用VB 编写客户程序的主要步骤  45-46
    4.3.2 利用VC 编写客户程序的主要步骤  46-47
  4.4 OPC DA 的双向通信  47-49
    4.4.1 连接点对象机制  47-48
    4.4.2 通报连接机制  48-49
  4.5 OPC XML DA 规范的探讨  49-52
    4.5.1 OPC XML-DA 技术基础  49-50
    4.5.2 OPC XML-DA 技术规范  50-52
第五章基于OPC DA 规范的监控软件设计  52-58
  5.1 VISUAL C++开发环境的特点  52
  5.2 对OPC 服务器的读写的设置  52-53
  5.3 生产信息的储存和显示  53-55
    5.3.1 Visual C++开发数据库技术的特点  53
    5.3.2 使用MFC ODBC 类访问数据库  53-55
  5.4 报表的打印  55-56
    5.4.1 在Visual C++中使用Microsoft Excel 的原理  55-56
    5.4.2 在Visual C++中调用Microsoft Excel 的主要步骤  56
  5.5 DCOM（分布式组件对象模型）的配置  56-58
第六章总结与展望  58-61
  6.1 本文总结  58
  6.2 监控系统的其他构成方式  58-59
  6.3 进一步的工作  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
在学期间发表文章  64

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