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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。
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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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