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基于PROFIBUS总线的滚丝机控制系统的研究

作　者: 李磊
导　师: 关玉明
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 同步控制 PROFIBUS总线 PID控制算法 S7-300PLC
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


多电机同步控制系统广泛应用于工业场合。本课题研究的滚丝机生产线控制系统需要对生产线中的主电机、校直电机、拔长电机进行较高精度同步控制。首先,该论文提出了基于PROFIBUS总线的多电机网络结构,来实现对生产线中各变频进行控制,进而实现同步控制的方案。整个控制系统主要由触摸屏、可编程控制单元、旋转编码器、执行器件和PROFIBUS总线组成。然后,该论文又分析了多电机同步控制的原理及其特点,并给出了该生产线中控制系统中各硬件之间连接和通讯方案,以及控制系统使用的PID控制算法。同时,文章还介绍了STEP7的软件设计结构,详细说明了PLC控制程序的编程方法以及人机界面的设计。本论文针对该生产线的同步控制方案在实际应用中暴露出来的问题,进行了具体的分析,给出了解决的方案。使新型滚丝机具有了更好的同步性能,所轧制的螺杆质量也有了很大提高。该方案对于实现交流异步电机的高精度同步控制,从理论和实践上都具有一定的借鉴和指导意义。最后,论文总结了该控制系统整个调试过程的基本步骤,和系统调试时总结的一些实际工程经验,对于调试过程中出现的问题给出了常用的处理方法,对现场的调试工作具有一定的指导意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-11
  §1-1 建筑用螺杆件介绍  8
  §1-2 外螺纹轧制研究现状  8-9
  §1-3 课题来源及主要研究内容  9-10
  §1-4 论文研究的主要内容  10
  §1-5 本章小结  10-11
第二章 新型滚压螺纹设备结构分析与控制方案选择  11-22
  §2-1 新型滚丝机的控制系统要求  11
  §2-2 滚压螺杆技术参数  11-12
  §2-3 滚丝机生产线机械结构分析  12-13
  §2-4 滚丝机生产线同步运动控制策略研究  13-16
    2-4-1 多电机的同步控制电气方案分析  14
    2-4-2 PLC 对变频器控制方案选择  14-16
  §2-5 PROFIBUS 现场总线技术  16-20
    2-5-1 PROFIBUS 协议结构和类型  17-18
    2-5-2 RPOFIBUS 的传输技术  18
    2-5-3 RPOFIBUS-DP 介绍  18
    2-5-4 PROFIBUS-DP 的总线设备类型  18-19
    2-5-5 滚丝机生产线PROFIBUS 网络的配置方案  19-20
  §2-6 基于总线的电气控制系统  20-21
  §2-7 本章小结  21-22
第三章 生产线控制系统硬件及通信实现  22-36
  §3-1 S7-300 PLC 在该控制系统中的应用  22-25
    3-1-1 PLC 的基本构成  22-23
    3-1-2 PLC 的工作原理  23-24
    3-1-3 西门子S7—300 系列PLC 简介  24-25
  §3-2 变频器在该控制系统中的应用  25-30
    3-2-1 变频调速技术概述  25
    3-2-2 变频器基本结构  25-26
    3-2-3 变频器负载特性  26-28
    3-2-4 变频器安装调试  28-30
  §3-3 编码器的原理和选型  30-31
    3-3-1 增量式编码器基本原理  30
    3-3-2 编码器的选择  30-31
  §3-4 滚丝机控制系统的硬件通讯  31-34
    3-4-1 PLC 与汇川变频器的通信  31-32
    3-4-2 汇川MD320 变频器驱动设置  32
    3-4-3 汇川变频器PROFIDRIVE 协议  32-33
    3-4-4 PC 机与PLC 的通信硬件接线  33-34
  §3-5 控制系统中主要元件列表  34-35
  §3-6 本章小结  35-36
第四章 以S7-300PLC 为核心的同步控制系统  36-44
  §4-1 滚丝机同步控制方案  36-39
    4-1-1 多电机的同步控制  36-37
    4-1-2 滚丝机生产线中的同步控制  37-39
  §4-2 闭环中PID 控制原理  39-40
    4-2-1 PID 控制简介  39
    4-2-2 PID 控制算法  39-40
  §4-3 生产线调试问题  40-42
  §4-4 生产线改进控制方案  42-43
  §4-5 本章小结  43-44
第五章 滚丝机生产线软件系统设计  44-60
  §5-1 编程软件STEP7 简介  44-47
    5-1-1 S7—300 编程方式  45-47
  §5-2 滚丝机生产线硬件组态  47-48
  §5-3 滚丝机生产线PLC 程序流程图  48-52
    5-3-1 主程序中各模块说明  48-49
    5-3-2 S7-300 中PID 控制实现  49-52
  §5-4 组态软件及其分类  52-56
    5-4-1 组态软件简介  52-53
    5-4-2 MCGS 与PLC 的通信  53-56
  §5-5 MCGS 在滚丝机生产线中的应用  56-59
    5-5-1 MCGS 用户窗口的建立  56-58
    5-5-2 MCGS 实时数据库  58
    5-5-3 MCGS 运行策略  58-59
  §5-6 本章小结  59-60
第六章 螺杆滚压生产线调试过程总结  60-64
  §6-1 控制系统的实验室调试  60-61
  §6-2 生产线现场调试遇到的问题及解决方式  61-63
    6-2-1 现场调试的基本步骤  61-62
    6-2-2 安装控制柜中需要注意的问题  62-63
  §6-3 本章小结  63-64
第七章 总结  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读学位期间所取得的相关科研成果  68

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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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