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基于PLC和组态软件的中频热压机控制系统设计

作　者: 雷雨
导　师: 陈白宁
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: PLC 组态模糊PID 温度压力
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

热压烧结是生产硬质合金的重要工序。中频热压机在加热加压过程中,需要对压坯进行升温加压,保温保压,降温泄压等工序,而且不同的压坯在不同的时段所需的压力和温度不同。压力和温度是影响产品质量和性能的主要因素,也是评价热压设备的标准。每个压坯都有适合自己的最佳温度、压力曲线。因此,运用合理的加热加压方式和控制方法,对保证温度和压力控制精度以及提高产品质量具有重要的研究价值和实践意义。本文根据热压工艺要求设备具有快速响应和较高的计算能力,同时系统具有非线性和存在时变性等特点,用PLC和组态监控对热压机的实时控制进行了研究与设计。文中分析和总结了国内热压烧结机的控制方法,以及模糊控制在非线性系统的有效性,提出了应用西门子S7-300 PLC设计模糊PID控制器的设想和实施方案;选择中频电源感应加热方式控制温度,采用比例阀控制压力,通过对中频电源和比例阀的控制,实现温度和压力的实时调节;利用上位机组态软件与PLC实时通讯,将某一压坯所需的温度曲线和压力曲线数据及时传送到PLC,同时在上位机中建立主控画面,在线监控中频热压机的工作状态,进行不同热压材料温控曲线或压力曲线的参数输入和存取,实时工况的在线显示,实现人机交互。通过系统上下位机的通讯调试和运行,证明设计方案是有效的。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 中频热压机的工作原理  12
  1.2 感应加热的基本理论  12-14
  1.3 被感应加热体的吸收功率计算  14-15
  1.4 中频电源的控制原理和调节方式  15-16
  1.5 中频感应加热电源控制方法  16-17
  1.6 中频热压机的压力控制  17-19
    1.6.1 液压系统  17-18
    1.6.2 电液控制系统  18-19
  1.7 本课题的主要工作任务  19-20
  1.8 本章小结  20-21
第2章中频热压机电气控制系统总体设计思想  21-33
  2.1 中频热压机控制系统总体结构  21-22
  2.2 数据的存取特点  22-23
  2.3 硬件设备选型  23-26
    2.3.1 红外温度传感器  23-25
    2.3.2 数字压力变送器  25-26
  2.4 西门子S7- 300 PLC  26-30
    2.4.1 CPU 中的程序  27
    2.4.2 S7-300 的编程软件STEP7  27-30
  2.5 S7-300PLC 硬件的组态  30-32
    2.5.1 STEP7 软件的安装  30
    2.5.2 在STEP7 软件环境组态S7-300 的硬件模块  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章 PLC 与组态的软件设计  33-64
  3.1 中频热压机的控制算法  33-34
  3.2 模糊控制  34-35
  3.3 模糊 PID 自整定算法  35
  3.4 模糊 PID 自整定控制器设计的主要内容  35-36
  3.5 模糊 PID 控制器的设计方法  36-37
  3.6 模糊 PID 控制器的设计  37-49
    3.6.1 模糊PID 控制器的输入输出变量的模糊化  37-40
    3.6.2 模糊PID 控制器调整规则  40-43
    3.6.3 模糊PID 控制算法  43-48
    3.6.4 控制器采样时间  48-49
  3.7 PLC 程序设计  49-56
    3.7.1 系统硬件配置  49-50
    3.7.2 系统软件设计  50-56
  3.8 温度、压力控制的几点说明  56
  3.9 上位机组态软件设计  56-63
    3.9.1 力控组态软件的设计步骤  57-60
    3.9.2 上位机组态  60-63
  3.10 本章小结  63-64
第4章控制系统的通讯与调试  64-77
  4.1 力控与西门子 S7-300PLC 的通讯方式  64-74
    4.1.1 OPC 的特点  64-65
    4.1.2 OPC 数据存取规范  65-67
    4.1.3 OPC DA 服务器Sever 对象及其接口  67
    4.1.4 OPC DA 服务器Group 对象及其接口  67-68
    4.1.5 西门子 PLC S7-300 OPC 服务器的实现  68-71
    4.1.6 硬件设备的驱动  71-73
    4.1.7 力控与 PLC 通讯网络配置  73-74
  4.2 上位机与下位机控制系统调试  74-76
    4.2.1 温度曲线的监控  74-75
    4.2.2 压力曲线  75-76
    4.2.3 主控界面说明  76
  4.3 本章小结  76-77
第5章总结与展望  77-78
  5.1 全文总结  77
  5.2 本课题研究展望  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  81-82
致谢  82-83

基于PLC和组态软件的中频热压机控制系统设计

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