基于PROFIBUS总线的滚丝机控制系统的研究

论文摘要

多电机同步控制系统广泛应用于工业场合。本课题研究的滚丝机生产线控制系统需要对生产线中的主电机、校直电机、拔长电机进行较高精度同步控制。首先,该论文提出了基于PROFIBUS总线的多电机网络结构,来实现对生产线中各变频进行控制,进而实现同步控制的方案。整个控制系统主要由触摸屏、可编程控制单元、旋转编码器、执行器件和PROFIBUS总线组成。然后,该论文又分析了多电机同步控制的原理及其特点,并给出了该生产线中控制系统中各硬件之间连接和通讯方案,以及控制系统使用的PID控制算法。同时,文章还介绍了STEP7的软件设计结构,详细说明了PLC控制程序的编程方法以及人机界面的设计。本论文针对该生产线的同步控制方案在实际应用中暴露出来的问题,进行了具体的分析,给出了解决的方案。使新型滚丝机具有了更好的同步性能,所轧制的螺杆质量也有了很大提高。该方案对于实现交流异步电机的高精度同步控制,从理论和实践上都具有一定的借鉴和指导意义。最后,论文总结了该控制系统整个调试过程的基本步骤,和系统调试时总结的一些实际工程经验,对于调试过程中出现的问题给出了常用的处理方法,对现场的调试工作具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 建筑用螺杆件介绍
• §1-2 外螺纹轧制研究现状
• §1-3 课题来源及主要研究内容
• §1-4 论文研究的主要内容
• §1-5 本章小结
• 第二章 新型滚压螺纹设备结构分析与控制方案选择
• §2-1 新型滚丝机的控制系统要求
• §2-2 滚压螺杆技术参数
• §2-3 滚丝机生产线机械结构分析
• §2-4 滚丝机生产线同步运动控制策略研究
• 2-4-1 多电机的同步控制电气方案分析
• 2-4-2 PLC 对变频器控制方案选择
• §2-5 PROFIBUS 现场总线技术
• 2-5-1 PROFIBUS 协议结构和类型
• 2-5-2 RPOFIBUS 的传输技术
• 2-5-3 RPOFIBUS-DP 介绍
• 2-5-4 PROFIBUS-DP 的总线设备类型
• 2-5-5 滚丝机生产线PROFIBUS 网络的配置方案
• §2-6 基于总线的电气控制系统
• §2-7 本章小结
• 第三章 生产线控制系统硬件及通信实现
• §3-1 S7-300 PLC 在该控制系统中的应用
• 3-1-1 PLC 的基本构成
• 3-1-2 PLC 的工作原理
• 3-1-3 西门子S7—300 系列PLC 简介
• §3-2 变频器在该控制系统中的应用
• 3-2-1 变频调速技术概述
• 3-2-2 变频器基本结构
• 3-2-3 变频器负载特性
• 3-2-4 变频器安装调试
• §3-3 编码器的原理和选型
• 3-3-1 增量式编码器基本原理
• 3-3-2 编码器的选择
• §3-4 滚丝机控制系统的硬件通讯
• 3-4-1 PLC 与汇川变频器的通信
• 3-4-2 汇川MD320 变频器驱动设置
• 3-4-3 汇川变频器PROFIDRIVE 协议
• 3-4-4 PC 机与PLC 的通信硬件接线
• §3-5 控制系统中主要元件列表
• §3-6 本章小结
• 第四章 以S7-300PLC 为核心的同步控制系统
• §4-1 滚丝机同步控制方案
• 4-1-1 多电机的同步控制
• 4-1-2 滚丝机生产线中的同步控制
• §4-2 闭环中PID 控制原理
• 4-2-1 PID 控制简介
• 4-2-2 PID 控制算法
• §4-3 生产线调试问题
• §4-4 生产线改进控制方案
• §4-5 本章小结
• 第五章 滚丝机生产线软件系统设计
• §5-1 编程软件STEP7 简介
• 5-1-1 S7—300 编程方式
• §5-2 滚丝机生产线硬件组态
• §5-3 滚丝机生产线PLC 程序流程图
• 5-3-1 主程序中各模块说明
• 5-3-2 S7-300 中PID 控制实现
• §5-4 组态软件及其分类
• 5-4-1 组态软件简介
• 5-4-2 MCGS 与PLC 的通信
• §5-5 MCGS 在滚丝机生产线中的应用
• 5-5-1 MCGS 用户窗口的建立
• 5-5-2 MCGS 实时数据库
• 5-5-3 MCGS 运行策略
• §5-6 本章小结
• 第六章 螺杆滚压生产线调试过程总结
• §6-1 控制系统的实验室调试
• §6-2 生产线现场调试遇到的问题及解决方式
• 6-2-1 现场调试的基本步骤
• 6-2-2 安装控制柜中需要注意的问题
• §6-3 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果