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间歇式染色集散控制系统的研究

作　者: 樊金龙
导　师: 周砚江
学　校: 浙江理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 染色间歇式染色机集散控制 TCP/IP 智能传感 RS485 Windows CE
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文以实现染整企业的生产和管理自动化、信息化为背景，以间歇式染色机为研究对象，综述了国内外间歇式染色工艺装备和染色加工自动化的研究状况，分析了染色加工的工艺要求和实现间歇式染色集散控制的技术条件，提出了一种将间歇式染色机集中管理和染色工艺参数分散控制相结合的染色集散控制系统技术方案。该控制系统由生产管理层、过程控制层和现场执行层组成，其中生产管理层实现对染色机的集中管理和监控，分布在各个生产工位的染色机控制器联网组成的过程控制层对各台染色机进行控制，由现场的智能传感器、智能执行器等模块联网组成的现场执行层实现对染色现场数据的获取和染色工艺参数的控制。本文结合杭州开源电脑技术有限公司的染缸集控系统的项目，对生产管理层与过程控制层之间的工业以太网通信、过程控制层与现场执行层之间的基于MODBUS协议的RS485总线通信的技术进行了研究，设计开发的一种基于标准TCP/IP协议的间歇式染色机控制器具有染色机功能和参数设置、染色机工艺参数控制、染程编辑、历史数据存储和上传以及实时数据监视等功能，设计开发的具有RS485网络接口的智能温度传感模块将温度传感信号由传统的1-5V或者4-20mA的模拟信号传输方式改变为数字信号网络传输方式，现场信号的传输更加稳定，并且大量减少了生产现场的电线和连接器的用量。本文以温度控制为例，重点介绍了将染色机的温度、液位等传感器以及电动阀等执行器作为分散控制单元来完成染色机集中管理和染色工艺参数分散控制的技术实现。本文提出并研究开发的间歇式染色集散控制系统为解决由于间歇式染色机多机台、小批量的染色加工特点而对染色的生产效率、产品质量和生产管理信息化方面带来的问题提出了一种有效的解决方法。现场联网测试表明，研究开发的集散控制系统在管控功能和网络通信方面能够满足企业对间歇式染色生产进行实时控制和网络化管理的要求，取得了预期的结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 染色及间歇式染色工艺装备概述  9-11
  1.2 国内外间歇式染色装备控制技术概述  11-13
  1.3 集散控制系统综述  13-16
    1.3.1 国内外集散控制系统的发展现状  14-15
    1.3.2 集散控制系统的结构模型分析  15-16
  1.4 研究的背景及意义  16-17
  1.5 本课题的主要研究内容及目标  17-19
第二章间歇式染色集散控制系统总体方案设计  19-32
  2.1 染色工艺原理及染色过程概述  19-20
  2.2 间歇式染色机工作原理概述  20-22
  2.3 间歇式染色过程主要工艺参数的分析  22-24
  2.4 间歇式染色集散控制系统的性能和功能指标的确定  24-26
    2.4.1 间歇式染色集散控制系统的性能指标分析  24-26
    2.4.2 间歇式染色集散控制系统的控制与管理的性能指标  26
  2.5 间歇式染色集散控制系统的总体设计方案  26-27
  2.6 间歇式染色集散控制系统的软件架构设计方案  27-30
  2.7 间歇式染色集散控制系统的硬件构成方案  30-31
  2.8 间歇式染色集散控制系统的通信设计  31
  2.9 本章小结  31-32
第三章间歇式染色集散控制系统智能传感模块设计  32-47
  3.1 智能传感器概述  32-33
  3.2 基于 RS485 总线的智能传感器总体结构  33
  3.3 温度智能传感模块的硬件设计  33-41
    3.3.1 微控制器最小系统的设计  34-37
    3.3.2 温度测量电路的设计  37-39
    3.3.3 A/D 转换电路的设计  39-40
    3.3.4 RS485 通信总线电路的设计  40-41
  3.4 智能传感模块软件设计  41-45
    3.4.1 温度智能采集模块的软件开发  42-43
    3.4.2 温度智能传感模块与染色机控制器的通信程序开发  43-45
  3.5 RS485 通信的功能测试  45-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章间歇式染色机控制器的设计  47-62
  4.1 WINDOWS CE 6.0 嵌入式操作系统及其开发工具概述  47-48
  4.2 染色机控制器本地数据库的设计  48-54
    4.2.1 用户信息表设计  49-50
    4.2.2 生产任务表设计  50-51
    4.2.3 生产单工艺染程表  51-52
    4.2.4 生产历史数据表  52
    4.2.5 染色机指令参数  52-54
  4.3 间歇式染色机控制器的软件开发  54-61
    4.3.1 数据库模块  54-56
    4.3.2 应用软件  56-57
    4.3.3 用户登录页面  57-58
    4.3.4 生产作业主页面  58-59
    4.3.5 作业计划页面  59-60
    4.3.6 染色工艺步骤修改页面  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章集散控制系统的通信及性能的测试  62-71
  5.1 过程控制层与生产管理层通信  62-67
    5.1.1 SOCKET 通信原理分析  62-63
    5.1.2 SOCKET 通信的实现  63-66
    5.1.3 通信数据解析  66-67
  5.2 间歇式染色集散系统的数据传输性能测试分析  67-68
  5.3 系统运行性能的测试及分析  68-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-78
致谢  78

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