网络控制在铜板自动包装线中的应用研究

论文摘要

网络控制系统是一种全分布式、网络化的实时反馈控制系统,它综合了工业网络、通信和自动控制等多方面技术。网络控制系统充分体现了控制系统网络化、集成化、分布化及节点智能化的发展趋势。它以其国际化、开放式,高灵活性、高可靠性等优势,在过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域内得到广泛的应用。在网络控制系统中,PROFIBUS是应用最广泛的现场总线之一。本文利用了Petri网结构模型分析了PROFIBUS的实时性和可靠性,并利用MATLAB和TRUETIME工具对网络控制系统仿真与建模,详细分析了丢包率、网络时延和网络负载对系统性能的影响。本文以PROFIBUS现场总线为基础,结合西门子PLC,构建铜板自动包装生产线的控制网络,开发了基于PROFIBUS,总线的铜板自动包装生产线控制系统。文章从铜板自动包装线的工艺流程及要求,PROFIBUS,总线在包装线中的应用,可编程逻辑控制器(PLC)对现场检测元件和执行机构的控制,控制网络的构成设计了控制系统的方案,并针对该系统的网络组态、硬件组成及监控界面进行了详细论述。该控制系统软硬件设计均符合规范,能够满足企业生产要求,运行稳定可靠、容易操作,有效提高了企业的生产效率。该设计思路可以推广到其它板材包装工业,具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景及意义
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 研究内容
• 第2章 网络控制系统概述
• 2.1 网络控制的发展过程
• 2.2 网络控制系统中的基本问题
• 2.3 PROFIBUS-DP的Petri网的建模与性能分析
• 2.3.1 Petri网简介
• 2.3.2 Petri网的基本概念
• 2.3.3 随机Petri网（SPN）
• 2.3.4 PROFIBUS-DP数据链路层的分析
• 2.3.5 主-从方式的介质存取控制的Petri网建模与性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 PROFIBUS网络控制系统仿真建模与性能分析
• 3.1 基于MATLAB对网络控制系统的建模及仿真研究
• 3.1.1 最大时延的确定性分析
• 3.1.2 网络控制系统建模与分析
• 3.1.3 PROFIBUS网络控制系统建模
• 3.2 基于TrueTime对网络控制系统的仿真研究
• 3.2.1 TrueTime仿真环境
• 3.2.2 仿真模型的建立
• 3.2.3 数据丢包对网络控制系统性能的影响
• 3.2.4 网络时延对控制系统性能的影响
• 3.2.5 网络负载对控制系统性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 铜板自动包装网络控制系统设计
• 4.1 铜板自动包装生产线概述
• 4.1.1 生产工艺
• 4.1.2 工艺介绍
• 4.1.3 主要技术参数
• 4.2 系统总体方案设计
• 4.2.1 PROFIBUS总线方案选择
• 4.2.2 PROFIBUS-DP数据通信
• 4.2.3 PLC控制系统硬件部分
• 4.2.4 软件设计方法
• 4.2.5 S7300PLC的通讯
• 4.2.6 电子称的选择
• 4.2.7 生产线操作台的设计
• 4.3 系统实时性能分析
• 4.3.1 PROFIBUS总线测控周期的计算
• 4.3.2 主站PC与智能从站通信响应时间的计算
• 4.3.3 提高系统实时性能的方法
• 4.4 本章小结
• 第5章 上位机监控系统的设计
• 5.1 上位机监控系统的功能
• 5.2 上位机监控系统开发平台Wincc
• 5.2.1 Wincc简介
• 5.2.2 工业组态软件设计的原则
• 5.3 监控系统的设计
• 5.3.1 通讯连接的设计
• 5.3.2 数据的管理设计
• 5.3.3 人机界面的设计
• 5.4 网络组态
• 5.4.1 网络组态的工具
• 5.4.2 GSD文件
• 5.4.3 系统组态
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献（References）
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录B 部分程序流程图
• B1.1 配重子程序流程图
• B1.2 精称系统结构流程图
• B1.3 电子称通信流程图
• B1.4 喷码贴标数据发送流程图
• 附录C 配重子程序部分程序图