基于气体还原法的钢丝镀锌自动化生产线关键技术的研究

论文摘要

目前,热镀锌是钢丝大量使用的防腐工艺。由于气体还原法热镀Galfan锌合金工艺具有很多优点,比如环保、节约能源、防腐性能好、镀层附着力强等等,它能够满足钢丝长效防锈、减少维护的要求,因此是代替传统溶剂法热镀锌的一种良好的镀锌工艺。但是由于国内大多数钢丝镀锌企业设备陈旧,不能满足工艺要求;资金短缺,无法引进国外昂贵的先进生产设备和技术;自身自动化研究技术力量薄弱,无法自行研制开发适合新工艺的自动化控制设备。针对这一现状,本文研究气体还原法钢丝镀锌自动化生产的关键控制技术,解决镀锌企业生产设备的自动化控制问题,使先进镀锌生产工艺得到推广。本文应用西门子S7-300PLC作为钢丝镀锌自动化控制系统的中央控制器;结合PROFIBUS现场总线技术,实现现场设备与上位机监控系统和PLC控制系统的实时通信;利用先进的西门子视窗控制软件Wincc开发图形化的上位机监控系统。本系统实现了对气体还原法钢丝镀锌生产中的钢丝走线速度、还原退火炉温度、锌锅温度、镀锌厚度、收放线的精确控制,并对诸如温度、速度等数据进行实时采集、存储,此外通过上位机监控系统还支持数据库分析和报表输出。本文首先研究了PLC控制器和PROFIBUS总线的原理和通信协议,根据对生产控制响应时间、稳定性、I/O点的数量和类型等被控量的分析,提出了一种以PLC控制为核心,上位机监控为辅助,PROFIBUS实现通信的解决方案。然后选择了合适的PLC模块进行硬件组态,应用梯形图进行控制系统软件编程。最后应用Wincc实现上位机监控系统的系统组态。本论文完成了对气体还原法钢丝镀锌生产设备的自动控制系统的硬件设计,用梯形图语言进行PLC控制器软件编程,组态了简洁的图形化监控系统,并在文中给出了软硬件设计的详细的硬件接线图和程序控制流程图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1-1 引言
• 1-2 论文研究的背景
• 1-3 国内外研究现状及目的意义
• 1-3-1 国外研究现状
• 1-3-2 国内研究现状
• 1-3-3 研究的目的意义
• 第二章 镀锌自动化系统总体设计
• 2-1 可编程控制器简介
• 2-2 PROFIBUS 现场总线简介
• 2-3 气体还原法钢丝镀锌工艺流程分析
• 2-4 钢丝镀锌的自动化控制总体设计
• 2-4-1 上位机监控计算机选型
• 2-4-2 PLC 控制系统硬件方案设计
• 2-4-3 通讯部分的硬件设计
• 2-4-4 检测执行机构
• 2-5 本章小结
• 第三章 P PPLLC 控制系统设计
• 3-1 PLC 控制系统硬件设计
• 3-1-1 PLC 的I
• 3-1-2 PLC 系统的硬件组态
• 3-2 PLC 控制系统软件设计
• 3-2-1 PLC 编程软件介绍
• 3-2-2 PLC 系统控制流程
• 3-2-3 PLC 控制系统程序设计
• 3-3 本章小结
• 第四章 上位机监控系统设计与实现
• 4-1 组态软件介绍
• 4-2 上位机监控设计
• 4-2-1 建立监控项目
• 4-2-2 监控界面设计
• 4-3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5-1 全文总结
• 5-2 存在的问题和改进
• 5-3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果