铝包钢丝连续包覆生产线收排线控制系统研究

论文摘要

大连交通大学在2000年取得的“铝包钢丝制造技术”成果，使我国成为继英国之后第二个可提供连续挤压包覆工艺生产铝包钢丝全套设备及技术的国家，填补了国内空白。但其生产线的自动化水平还有很大的提升空间。例如：生产线上的收排线环节，通常需要几个人完成收排线任务，生产线没有很好的集成收排线环节的控制。本文以SLJB350铝包钢丝连续挤压包覆生产线为研究背景，为了进一步提高其自动化程度，重点研究了收排线控制系统。证明了收线系统是一个非线性、时变系统，给出了基于PLC的模糊自整定PID张力控制系统方案。仿真结果表明，该控制策略可以较好的实现张力控制。本文的主要内容如下：（1）首先分析了张力产生的原因，就卷取过程进行了数学论证。通过排线环节的运动学分析，获得排线运动的数学依据。（2）采用590+直流调速器控制收线直流电机，采用MM440变频器控制主轴交流电机和牵引交流电机，由交流电机实现排线控制，通过S7—200PLC实现系统的集中控制。（3）根据专家经验建立了模糊控制规则，把摆臂的输出信号作为用S7—200PLC实现的模糊自整定PID控制器的输入量。（4）在工艺和控制要求下，配置了计算机控制系统，运用SIEMENSE的STEP7软件编制了控制程序。（5）在MATLAB环境仿真了模糊自整定PID控制算法，结果表明该控制系统能够取得理想的效果。本文的研究结果针对收排线环节的控制，具有较强的实用性，提出的模糊自整定PID控制策略和算法可以应用于铝包钢丝生产线，对我国在连续挤压包覆领域的自动化水平提高具有积极的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 铝包钢丝收排线控制系统相关理论与技术简介
• 1.1 自动控制理论概述
• 1.2 直流调速技术
• 1.3 交流调速技术
• 本章小结
• 第二章 铝包钢丝收排线控制系统相关硬件简介
• 2.1 可编程序控制器（PLC）
• 2.1.1 PLC的组成及应用
• 2.1.2 STEP7-Micro/WIN32软件编程系统
• 2.2 输入/输出模块EM235
• 2.3 其它相关设备简介
• 本章小结
• 第三章 铝包钢丝收排线控制系统方案的确定
• 3.1 铝包钢丝连续挤压包覆的动力工艺要求
• 3.1.1 铝包钢丝连续挤压包覆生产线的主要技术参数
• 3.1.2 挤压轮转速与钢线速度的匹配
• 3.1.3 铝包钢丝的牵引收线的张力工艺要求
• 3.2 卷取收线环节的分析
• 3.2.1 收线张力的产生
• 3.2.2 收卷过程的分析
• 3.3 铝包钢丝收排线系统控制方法的选择
• 3.3.1 收线张力控制方法的选择
• 3.3.2 排线控制方法的选择
• 3.4 铝包钢丝收排线控制系统的结构设计
• 3.5 铝包钢丝收线系统的模糊自整定PID控制器设计
• 3.5.1 模糊自整定PID控制策略的提出
• 3.5.2 模糊自整定PID控制算法的研究
• 3.6 用PLC实现模糊自整定PID控制
• 3.6.1 输入量的模糊量化及其程序设计
• 3.6.2 参数可调整PID程序设计
• 3.7 铝包钢丝收排线控制系统的通信
• 3.7.1 通信技术概述
• 3.7.2 收排线控制系统硬件间通信简介
• 本章小结
• 第四章 铝包钢丝收线张力控制系统的仿真
• 4.1 系统仿真技术概述
• 4.2 铝包钢丝张力控制系统仿真与分析
• 4.2.1 收线系统控制对象数学模型的确定
• 4.2.2 模糊自整定PID控制系统计算机仿真
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢