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真空浸渗生产线控制系统的研究和设计

作 者: 陈浩
导 师: 孙瑜
学 校: 南京理工大学
专 业: 控制工程
关键词: 真空浸渗生产线 PLC PID 人机界面 自动控制
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


随着铸造工业的发展、真空浸渗已成为铸造生产中必不可少的工艺环节,通过此工序,可消除铸件中如气孔、微孔、渣孔等缺陷,并提高产品的密封、耐压性能,最终提高产品的合格率。实现真空浸渗工艺的传统的手工操作工作强度大效率低,已逐渐被自动化设备所取代,真空浸渗设备控制系统性能的好坏也直接关系到工厂的生产成本、生产效率和产品质量。本文从工程角度研究了真空浸渗生产线控制系统工作方式的特点,提出了基于PLC控制器的全自动控制系统。具体内容如下:1)研究了控制对象的结构以及工艺流程的特点,在此基础上构建了基于PLC控制器的系统硬件结构及底层系统。根据系统的控制特点,对系统的输入输出进行了归类,分析和设计了系统的电气回路;2)在传统控制方式的基础上,研究了手动半自动控制方式的控制特点和方法,结合PLC的优点,提出了手动和半自动控制方式下的硬件及软件的设计方法,并提出系统安全保障的解决方案;3)全自动控制方式是本文研究的重点,区别于传统控制方式,全自动方式真正将各单元结合成了一个整体,形成完整的智能自动控制系统。除了与手动半自动相同的控制特点外,行车控制是全自动控制方式的关键,通过研究整个生产线的动作流程,本文提出了中断控制的方法。4)此外,整个系统对于模拟量的控制也是一个控制难点,如何保证固化温度的恒定是工艺的关键因素,温度偏差过大容易导致不良品的产生,本文研究了基于PID控制理论的固化罐温度控制方法。5)好的控制系统必须有好的人机界面,因此文章最后提出了人机界面的设计方案,简单介绍了三菱触摸屏开发软件的使用方法,并以若干代表画面为例,对控制系统的控制界面的设计方案进行了分析。本系统已经在需方工厂正式投入运行,目前使用情况良好,全面满足需方的工艺和技术要求,为其在节省生产成本、提高生产效率和产品质量方面做出了一定的贡献。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 本文研究背景及意义  9
  1.2 研究现状  9-12
    1.2.1 国外真空浸渗生产线控制系统  10-11
    1.2.2 国内真空浸渗生产线控制系统  11-12
  1.3 论文的主要内容及章节安排  12-14
2 系统硬件及底层结构的研究  14-31
  2.1 引言  14
  2.2 生产工艺及结构概述  14-18
    2.2.1 真空浸渗生产工艺  14-15
    2.2.2 真空浸渗生产线结构  15-18
  2.3 控制器的功能研究  18-19
    2.3.1 控制对象的动作  18-19
    2.3.2 控制器的选择  19
  2.4 PLC的选型分析  19-23
    2.4.1 输入输出点数估算  19
    2.4.2 存储器容量的估算  19-20
    2.4.3 控制功能的选择  20-21
    2.4.4 机型的选择  21-22
    2.4.5 主机选型  22-23
    2.4.6 模拟量模块选型  23
  2.5 PLC地址分配  23-27
  2.6 硬件配置及电气回路研究  27-30
    2.6.1 主回路  27-28
    2.6.2 控制回路  28-30
  2.7 小结  30-31
3 手动与半自动控制方法的研究  31-39
  3.1 引言  31
  3.2 手动与自动控制方式下的功能分析  31-32
    3.2.1 手动控制方式的功能分析  31
    3.2.2 半自动控制方式的功能分析  31-32
  3.3 控制流程分析  32-34
    3.3.1 手动方式的控制流程  32-33
    3.3.2 半自动方式的控制流程  33-34
  3.4 硬件结构及软件系统的研究  34-37
    3.4.1 手动方式的硬件结构及软件系统  34-36
    3.4.2 半自动方式的硬件结构及软件系统  36-37
  3.5 安全保障功能的研究  37-38
    3.5.1 硬件及软件互锁功能  37-38
    3.5.2 动作预警  38
  3.6 小结  38-39
4 自动控制方式的研究  39-50
  4.1 引言  39
  4.2 自动控制方式的功能分析  39-40
    4.2.1 自动控制方式的要求和特点  39
    4.2.2 自动控制方式的控制信号  39-40
  4.3 自动控制流程的研究  40-42
    4.3.1 工位状态分析  40
    4.3.2 行车状态分析  40-41
    4.3.3 控制流程  41-42
  4.4 自动控制方式的软件编程  42-47
    4.4.1 独立工位程序  42-44
    4.4.2 行车控制程序  44-47
  4.5 安全保障功能的研究  47-49
    4.5.1 行车运行的安全设计  47-48
    4.5.2 故障处理  48-49
  4.6 小结  49-50
5 模拟量控制方法的研究  50-57
  5.1 引言  50
  5.2 PID控制理论  50-52
    5.2.1 PID控制概述  50-51
    5.2.2 PID控制原理  51-52
  5.3 基于PID的固化罐温度控制方法  52-56
    5.3.1 过程特性  52
    5.3.2 数学模型  52-53
    5.3.3 系统辨识  53-55
    5.3.4 参数整定  55-56
  5.4 小结  56-57
6 人机操作终端HMI的研究  57-67
  6.1 引言  57
  6.2 HMI的选型  57-58
  6.3 HMI编程软件的使用  58-61
    6.3.1 编辑界面  58-59
    6.3.2 向导功能  59-60
    6.3.3 上载和下传工程  60-61
  6.4 真空浸渗生产线HMI界面分析  61-66
    6.4.1 开机画面  63
    6.4.2 主界面  63-64
    6.4.3 各工位状态及操作界面  64-65
    6.4.4 报警画面  65
    6.4.5 操作提示画面  65-66
  6.5 小结  66-67
7 总结与展望  67-68
  7.1 总结  67
  7.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

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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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