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高强度加气混凝土智能化生产成套装备控制系统研究与设计

作　者: 叶波
导　师: 陆宝春; 田先春
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 可编程控制器现场总线比值控制系统虚拟专用网远程监控与故障诊断
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着我国经济的发展,对于热电力的需求也在不断增长,煤炭量的需求量增大,因此产生的粉煤灰量也随之不断增加。加气混凝土就是在粉煤灰量不断增加的情况下发展起来的一种新型墙体材料。随着我国国民经济的高速发展,加气混凝土的需求量越来越大。因此,研发具有自主知识产权、运行可靠、性价比高的加气混凝土智能化生产成套装备具有重要意义。本文以年产30万吨加气混凝土生产线为研究对象,综合利用工业控制网络、人机交互机面、智能化控制、远程监控、远程故障诊断等技术,研发出了一种基于包括现场设备层、过程监控层、企业管理层和远程监控与故障诊断层的四层网络模型的加气混凝土生产线控制系统。在该系统中,上位机采用基于MCGS组态软件的监控系统；下位机采用西门子可编程控制器作为系统控制器,稳定可靠；数据通信采用PROFIBUS总线管理。针对配料精度问题,系统采用双闭环比值控制系统来提高加气混凝土的配料精度。另外,本文设计了一种基于PID控制算法的温度控制系统,显著提高了配料温度的精度。针对加气混凝土的维护以及故障诊断,设计了远程监控与故障诊断模块。通过现场调试以及生产线试运行,本文设计的加气混凝土生产线控制系统完全满足加气混凝土的生产工艺要求以及工艺技术指标,稳定性好,成品合格率高,设备故障少,为公司加气混凝土生产线批量生产打下坚实的技术基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 项目背景及意义  8
  1.2 相关领域的国内外研究发展现状  8-10
    1.2.1 国外研究发展现状  8-9
    1.2.2 国内研究发展现状  9-10
  1.3 课题来源  10
  1.4 研究目标主要内容及技术指标  10-11
    1.4.1 研究目标  10
    1.4.2 主要研究内容  10
    1.4.3 主要技术指标  10-11
  1.5 论文组织架构  11-12
2 生产线工艺流程需求分析与总体方案设计  12-17
  2.1 生产线组成及其工艺流程  12-14
    2.1.1 加气混凝土生产线组成  12-13
    2.1.2 加气混凝土生产线工艺流程  13-14
  2.2 系统需求分析  14-15
  2.3 系统总体方案设计  15-16
  2.4 本章小结  16-17
3 加气混凝土生产线控制系统关键技术研究  17-32
  3.1 加气混凝土生产线PROFIBUS现场总线控制模型研究  17-20
    3.1.1 PRIFIBUS现场总线概述  17-18
    3.1.2 加气混凝土生产线控制系统PROFIBUS网络结构  18-19
    3.1.3 PROFIBUS-DP主从站硬件配置与参数配置  19-20
  3.2 基于双闭环比值控制算法的物料配料系统研究  20-26
    3.2.1 比值控制系统概述  20-21
    3.2.2 配料控制流量测量对策以及生产方式选择  21-22
    3.2.3 双闭环比值控制系统方案  22-26
  3.3 基于PID算法的浇注温度控制系统研究  26-31
    3.3.1 温度控制系统方案  26-27
    3.3.2 温度控制系统模型建立  27
    3.3.3 温度控制系统辨识  27-29
    3.3.4 温度控制系统的整定  29-31
  3.4 本章小结  31-32
4 加气混凝土生产线控制系统设计  32-53
  4.1 控制系统总体结构设计  32-33
  4.2 控制系统开发环境  33-34
    4.2.1 PLC控制程序开发环境  33
    4.2.2 上位机监控程序开发环境  33-34
  4.3 控制系统硬件设计  34-39
    4.3.1 主要元器件的选型  34-38
    4.3.2 控制系统硬件组态及网络配置  38-39
  4.4 控制系统软件设计  39-51
    4.4.1 PLC程序的设计  39-48
    4.4.2 过程监控层组态程序设计  48-51
  4.5 加气混凝土生产线控制系统可靠性设计  51-52
  4.6 本章小结  52-53
5 基于VPN的生产线远程监控与故障诊断模块研究  53-66
  5.1 VPN概述  53
  5.2 远程监控与故障诊断模块的结构与功能分析  53-55
    5.2.1 生产线远程监控与故障诊断模块结构分析与设计  53-54
    5.2.2 生产线远程监控与故障诊断模块功能分析  54-55
  5.3 远程监控与故障诊断模块VPN通道建立  55-58
    5.3.1 VPN搭建方式选择  55
    5.3.2 远程监控与故障诊断模块VPN通道主要硬件选型  55-57
    5.3.3 VPN的搭建与配置  57-58
  5.4 远程监控与故障诊断中心设计  58-65
    5.4.1 远程监控与故障诊断中心结构设计  58-59
    5.4.2 远程监控与故障诊断中心实现  59-60
    5.4.3 故障数据库的设计  60-65
  5.5 本章小结  65-66
6 系统调试与试运行  66-73
  6.1 电气系统安装和布线  66-67
  6.2 系统软件调试  67-72
    6.2.1 PLC程序的调试  67-68
    6.2.2 上位机监控组态程序调试  68
    6.2.3 VPN通道测试  68-72
    6.2.4 远程监控与故障诊断模块通讯测试  72
  6.3 加气混凝土生产线运行状况  72-73
7 总结和展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录A  79-80
附录B  80

高强度加气混凝土智能化生产成套装备控制系统研究与设计

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