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基于S7-300的螺旋焊管生产线递送自动控制系统的设计

作　者: 高芳红
导　师: 曾毅
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 螺旋焊管 PLC PROFIBUS-DP 多电机同步控制模糊控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本课题是受山东甬泰钢铁科技有限公司的委托,研制螺旋焊钢管生产线自动控制系统。包括钢板递送部分的控制系统设计和运管小车控制系统的设计。钢板递送部分自动控制系统的设计采用PROFIBUS-DP网络,选择S7-300 CPU 315-2DP作为主站,在DP网上挂接4个ET200M从站,3台6RA70系列直流驱动器从站,一台MM440变频器从站和1台MP277触摸屏。以PLC为控制核心,将PROFIBUS现场总线、直流调速、变频调速、人机界面、模糊PID控制等先进的控制技术应用于该控制系统。ROFIBUS-DP网络传输速率可达12Mbit/s,控制延时短,提高了控制精度。6RA70系列直流调速器通过CBP2板连接ROFIBUS-DP网络进行通讯。它具有强大的自诊断功能,给调试带来了极大的方便。触摸屏MP277通过改变PLC程序中的参数,使操作工人可方便快捷地设定和查阅重要工艺参数,查询生产记录,查看报警信息,控制电机起停以及调速等。能及时处理各种异常情况,改善生产工艺、提高劳动生产效率。钢板递送自动控制系统的关键技术问题是：在钢板对接焊接过程中实现递送机与行走小车的的同步控制,以实现在运动过程中完成两卷钢板之间的对接焊；在联动工作时实现递送机与矫平机的同步控制。在多电机同步控制中设计了直流调速同步传动系统,针对电网电压波动以及负载变化等外界干扰条件,给出了Fuzzy—PID控制算法,即利用模糊逻辑算法根据一定的模糊控制规则对PID控制器的比例、积分和微分系数进行实时优化,以达到理想的控制效果。运管小车也是螺旋焊管生产过程中的重要设备,针对运管小车工作特点,采用三菱FX2N—32MR PLC和西门子MM440系列通用变频器对运管小车电气系统进行设计,完成了电气系统的软硬件设计及安装调试。目前,螺旋焊管生产线已经顺利运行了一年多,钢板递送速度平稳协调,提高了螺旋焊管成型的质量；运管小车自动系统的运行良好,也使整线停机率控制在满意的范围,提高了生产效率,达到了预期的效果。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章课题概况及研究内容  11-14
  1.1 螺旋焊钢管生产技术研究概述  11-12
  1.2 本课题的研究背景及意义  12-13
  1.3 本课题研究的主要内容  13-14
第2章螺旋焊管生产线工艺流程及其控制技术要求  14-20
  2.1 螺旋焊管生产线工艺流程  14-18
  2.2 螺旋焊管生产线控制要求  18-20
第3章系统总体方案的设计与实现  20-41
  3.1 递送控制系统PROFIBUS结构方案的选择  20-23
  3.2 递送自动控制系统中电气控制设备的选择  23-26
  3.3 递送系统变频调速控制部分的设计  26-29
  3.4 递送系统直流调速控制部分的设计  29-36
  3.5 螺旋焊管运管小车控制系统的设计  36-41
第4章钢板递送自动控制系统的软件设计  41-56
  4.1 递送自动控制系统的PLC程序结构设计  41-46
  4.3 PLC与MM440从站之间的通信  46-48
  4.4 速度实时检测程序的设计  48-50
  4.5 递送自动控制系统人机界面的设计  50-56
第5章多电机的同步控制系统  56-67
  5.1 递送机、矫平机及行走小车的同步控制方案  56-58
  5.2 模糊PID控制算法  58-62
  5.3 模糊控制器的设计  62-67
第6章钢板递送自动控制系统的调试与运行  67-73
  6.1 电气控制系统的安装调试原则  67
  6.2 电气控制系统的通电方法  67-68
  6.3 电气控制系统的调试方法  68-73
结束语  73-74
附录  74-90
  附录A 控制柜元器件位置图  74-81
  附录B 操作台元器件位置图  81-87
  附录C 控制柜体结构图  87-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
攻读硕士学位期间完成的项目及发表的论文  94-95
学位论文评阅及答辩情况表  95

基于S7-300的螺旋焊管生产线递送自动控制系统的设计

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