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M18单圆盘铜浇铸机控制系统研究与设计

作　者: 刘晓花
导　师: 桂卫华；王耀和
学　校: 中南大学
专　业: 控制工程
关键词: 定量浇铸模糊控制 PLC 现场总线
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铜由于其良好的导电性、传热性、延展性、耐腐性,己广泛应用于机械、电子、化工等各个行业。铜圆盘浇铸机是铜冶炼环节的重要机组之一,我国少部分冶炼企业引进的是国外设备,引进价格是同类国产设备价格的三倍以上,致使固定资产占用大。因此,研究与开发定量铜圆盘浇铸机对我国铜冶炼企业具有重要意义。本文在金昌冶炼厂旧M18铜圆盘浇铸工艺机理分析的基础上,研究并设计适合该厂的M18单圆盘铜浇铸机控制系统。在铜圆盘浇铸中,为实现铜阳极板浇铸质量的有效控制,采用双模模糊控制技术控制浇铸称重,利用浇铸包的重量差作为输入量,伺服位置传感器信号为反馈信号,浇铸包的倾倒速度为输出量,当重量偏差大于某一个阈值时,采用比例控制,提高系统响应速度；当偏差减小到阈值以下时,采用模糊控制,以提高系统的阻尼性能,减小超调。该控制系统硬件主要由工控机(IPC)、可编程控制器(PLC)与变频器组成,利用PLC控制浇注计量,圆盘运行、阳极板提升与平移,以及系统各部分协调工作。采用变频调速驱动圆盘电机、平移电机,实现速度的良好控制,改善了系统运行特性；软件实现包括上位机系统监控软件和下位机PLC控制程序的编制。根据工艺设备控制要求,采用STEP7V5.4软件,运用“结构化编程”方式,编制PLC程序,用WINCC组态软件,设计出监控程序,对系统进行监控和管理；借助PROFIBUS-DP现场总线和工业以太网搭建系统的通讯网络,实现信息相互交换。运行结果表明,该系统能有效减少浇铸过程阳极板的重量误差,提高圆盘运行的平稳性,满足实际铜浇铸生产的需求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 项目研究的背景和意义  8-9
  1.2 圆盘浇铸机控制系统国内、外研究现状及发展趋势  9-14
    1.2.1 国外浇铸机控制系统研究现状  9-12
    1.2.2 国内浇铸机控制系统研究现状  12-13
    1.2.3 铜浇铸机控制系统发展趋势  13-14
  1.3 论文主要内容  14-16
第二章 M18单圆盘铜浇铸机工艺分析与控制方案设计  16-22
  2.1 M18单圆盘铜浇铸机工艺简介  16
  2.2 控制系统总体方案  16-20
    2.2.1 M18单圆盘铜浇铸机控制系统目前存在的主要问题  16
    2.2.2 问题解决思路  16-17
    2.2.3 控制系统设计方案  17-19
    2.2.4 M18铜圆盘浇铸机控制系统的各部分组成  19-20
    2.2.5 控制模式  20
  2.3 本章小结  20-22
第三章模糊控制器在M18单圆盘铜浇铸机控制系统中应用  22-31
  3.1 模糊控制工作原理  22-23
  3.2 M18单圆盘铜浇铸机定量浇铸模糊控制系统设计  23-26
    3.2.1 M18单圆盘铜浇铸称重控制系统  24-25
    3.2.2 M18单圆盘铜浇铸称重浇铸过程的速度控制  25-26
  3.3 M18单圆盘铜浇铸称重的模糊控制实现  26-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章 M18单圆盘铜浇铸机控制系统的通讯实现  31-38
  4.1 M18单圆盘铜浇铸机控制系统的PROFIBUS-DP现场总线技术  31-37
    4.1.1 国际标准及技术简介  31-32
    4.1.2 通信方式与参数的设置  32-33
    4.1.3 WinCC与PLC的通信  33-37
  4.2 工业以太网技术在M28单圆盘铜浇铸控制系统中应用  37
  4.3 本章小结  37-38
第五章 M18单圆盘铜浇铸机控制系统设计及仿真  38-52
  5.1 硬件设计  38-40
  5.2 软件设计  40-50
  5.3 应用仿真  50-51
    5.3.1 人机界面模拟运行  50-51
    5.3.2 PLC程序仿真及结果  51
  5.4 本章小结  51-52
第六章结论与展望  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
攻读工程硕士期间主要成果  57

M18单圆盘铜浇铸机控制系统研究与设计

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