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300m~2烧结机控制系统的研究与开发

作　者: 唐永学
导　师: 王宏文
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 烧结机控制系统 PLC PROFIBUS现场总线 响应时间 测控周期
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要


该论文在国内外烧结机控制系统的现状及发展的基础上,详细论述了烧结生产过程的原理以及工艺特点,根据国内烧结过程控制系统的情况,应用西门子S7-400系列PLC和PROFIBUS现场总线设计了300m~2烧结机自动控制系统,并且分析了所设计的控制系统的实时性问题。根据300m~2烧结机控制系统的需求分析,选用了西门子公司的S7-400/300系列PLC作为主控制器对生产过程进行过程自动控制,以及使用高性能商用计算机作为监控操作站,构建了一个300m~2烧结机两级计算机控制系统。根据烧结机控制系统I/O的统计和传感器的选型,对控制系统硬件进行了配置和选型,并采用STEP 7 V5.3软件进行了硬件组态。利用CPU416-2DP和CPU315-2DP作为Profibus-DP总线的主站,用ET200M作为总线的从站等,完成对现场总线各硬件的组态和通讯处理。研究了PROFIBUS现场总线的协议组成、技术特点,着重介绍了PROFIBUS-DP协议标准的特点、主要功能以及通信类型。详细分析了PLC的循环扫描机制和PROFIBUS总线的数据链路层数据传输服务和MAC子层协议等关键技术。在此基础上给出了系统正常运行时,主从站间数据交换的测控周期,并进一步分析得出主站与分布式I/O从站通信的响应时间。最后针对300m~2烧结机控制系统系统,考虑了PLC的I/O响应滞后和网络通信的时延特性,分析了该系统的实时性能。经分析研究证明,本论文所设计的自动控制系统实时性能完全可以得到保障,而且此分析研究有很大的工程应用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  §1-1 引言  8
  §1-2 研究背景  8-9
  §1-3 国内外研究现状  9-11
    1-3-1 国外烧结自动化控制概况  9-10
    1-3-2 国内烧结自动化控制概况  10-11
  §1-4 课题的主要内容和意义  11-12
    1-4-1 本课题的主要研究内容  11
    1-4-2 本课题的意义  11-12
第二章 烧结机的工艺及控制要求  12-19
  §2-1 烧结工艺流程  12-15
    2-1-1 配混系统  12-13
    2-1-2 烧结、冷却、筛分系统  13-15
    2-1-3 主抽风机系统  15
  §2-2 烧结生产过程的自动控制分析  15-19
    2-2-1 烧结生产中的检测量  15-16
    2-2-2 烧结生产的自动控制  16-18
    2-2-3 控制系统的特点  18-19
第三章 烧结机控制系统设计  19-35
  §3-1 工业控制系统与工业通信网络  19-23
    3-1-1 控制系统的发展  19-20
    3-1-2 工业控制网络技术的特点  20-21
    3-1-3 现场总线控制系统  21
    3-1-4 PLC 及其控制网络概述  21-23
  §3-2 控制系统的网络结构设计  23-25
  §3-3 烧结机控制系统硬件选型与设计  25-29
    3-3-1 配混系统的硬件配置  25-28
    3-3-2 烧冷系统的硬件配置  28
    3-3-3 主抽风机系统的硬件配置  28-29
  §3-4 控制系统的硬件组态  29-32
    3-4-1 STEP 7 简介  29-30
    3-4-2 控制系统主站的组态  30-31
    3-4-3 从站组态  31-32
  §3-5 系统的可扩展性  32-35
    3-5-1 系统横向扩展  33
    3-5-2 系统纵向扩展  33-35
第四章 控制系统网络通信实时性能研究  35-50
  §4-1 PROFIBUS 总线概述  35-36
  §4-2 PROFIBUS 总线的通信协议  36-43
    4-2-1 PROFIBUS 总线的协议结构  36-38
    4-2-2 PROFIBUS 总线的物理层  38-39
    4-2-3 PROFIBUS总线的数据链路层  39-41
    4-2-4 PROFIBUS总线介质访问控制协议分析  41-43
  §4-3 基于PROFIBUS-DP 总线的单主站PLC 控制系统实时性能研究  43-50
    4-3-1 PLC 工作机制分析  43-45
    4-3-2 PROFIBUS总线系统的单主站测控周期分析  45-47
    4-3-3 基于PROFIBUS-DP 的PLC 单主站控制系统的响应时间  47-50
第五章 结论  50-51
参考文献  51-53
致谢  53-54
攻读学位期间所取得的相关科研成果  54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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