基于PROFIBUS总线的金属涂覆生产线控制系统的设计
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摘要
本论文以实际工程项目为背景，主要完成一种新型金属涂覆生产线的电气控制系统的设计。
金属涂覆生产线主要实现金属表面涂膜工艺，它采用新型的金属涂液喷涂在金属表面，然后通过不同温度段的高温烧结处理，渗透到金属表面达到耐磨损、耐腐蚀提高表面质量的效果。与传统的电镀、喷漆工艺相比较，金属表面涂膜工艺几乎没什么污染，而且表面质量可以达到很高的要求。
论文在分析生产线工艺流程及控制需求基础上，完成了金属涂覆生产线电气控制系统的总体方案的论证与设计；进行了小工件涂覆线、大工件喷涂线以及烧结炉传输网带的电气控制系统的详细设计和主要元器件的选型设计；基于对生产线的输入输出分析，研究并设计了浸液槽涂液温度及烧结炉燃烧室温度的控制策略，设计了基于变频调速的甩脱机构控制策略，完成了生产线的PLC控制梯形图的设计；探讨了基于PROFIBUS现场总线的生产线网络化控制方案，采用工业触摸屏和控制组态软件等硬软件平台，设计开发了金属涂覆生产线的集成管理与监控系统软件，完成了系统的调试。
基于本文研究设计开发的金属涂覆生产线控制系统已投入实际运行，运行表明：系统性能稳定、人机界面友好、操作简便，能满足对新型金属涂覆生产线的安全高效运行的监控要求。
Based on a practical project, this paper is concerned with the electrical control systemdesign of a new metal coating production lines.
The metal coating production line mainly processes the metal surface coating technics.In order to improve the wearable and uncorrodible ability, this production line introduces anew type of metallic coating solution sprayed on the metal surface and infiltrate to surfaceof metal through different temperature of the high-temperature sintering. Comparing withtraditional electroplating and painting technis, metal surface coating technics can reachhigh demands with little pollution.
By analyzing technical flow of production line and control demands, this papercompletes reasoning and design of the electrical control system general scheme; completesdetailed design and primary component choosing of small work piece coating、large workpiece coating and the transmission network control system of sintering furnace. Based onanalyzing output and input of production line, the control strategy of the liquid extractgroove temperature and sintering furnace chamber temperature is studied and designed; thecontrol of the precedent VVVF control is concerned and the PLC ladder design ofproduction line is completed. Furthermore, this essay discussed production line networkcontrol via PROFIBUS; designed the integrated management and monitor system softwareof metal coating production lines, completed the debugging of the whole system.
The metal coating production line which studied in this paper has been put intopractical operation. Running of the control system shows: performance of the system isstable; the touch screen is friendly, the operation is easy. The control systems of the newmetal coating production lines can satisfy operate safely and effectively.
金属涂覆生产线主要实现金属表面涂膜工艺，它采用新型的金属涂液喷涂在金属表面，然后通过不同温度段的高温烧结处理，渗透到金属表面达到耐磨损、耐腐蚀提高表面质量的效果。与传统的电镀、喷漆工艺相比较，金属表面涂膜工艺几乎没什么污染，而且表面质量可以达到很高的要求。
论文在分析生产线工艺流程及控制需求基础上，完成了金属涂覆生产线电气控制系统的总体方案的论证与设计；进行了小工件涂覆线、大工件喷涂线以及烧结炉传输网带的电气控制系统的详细设计和主要元器件的选型设计；基于对生产线的输入输出分析，研究并设计了浸液槽涂液温度及烧结炉燃烧室温度的控制策略，设计了基于变频调速的甩脱机构控制策略，完成了生产线的PLC控制梯形图的设计；探讨了基于PROFIBUS现场总线的生产线网络化控制方案，采用工业触摸屏和控制组态软件等硬软件平台，设计开发了金属涂覆生产线的集成管理与监控系统软件，完成了系统的调试。
基于本文研究设计开发的金属涂覆生产线控制系统已投入实际运行，运行表明：系统性能稳定、人机界面友好、操作简便，能满足对新型金属涂覆生产线的安全高效运行的监控要求。
Based on a practical project, this paper is concerned with the electrical control systemdesign of a new metal coating production lines.
The metal coating production line mainly processes the metal surface coating technics.In order to improve the wearable and uncorrodible ability, this production line introduces anew type of metallic coating solution sprayed on the metal surface and infiltrate to surfaceof metal through different temperature of the high-temperature sintering. Comparing withtraditional electroplating and painting technis, metal surface coating technics can reachhigh demands with little pollution.
By analyzing technical flow of production line and control demands, this papercompletes reasoning and design of the electrical control system general scheme; completesdetailed design and primary component choosing of small work piece coating、large workpiece coating and the transmission network control system of sintering furnace. Based onanalyzing output and input of production line, the control strategy of the liquid extractgroove temperature and sintering furnace chamber temperature is studied and designed; thecontrol of the precedent VVVF control is concerned and the PLC ladder design ofproduction line is completed. Furthermore, this essay discussed production line networkcontrol via PROFIBUS; designed the integrated management and monitor system softwareof metal coating production lines, completed the debugging of the whole system.
The metal coating production line which studied in this paper has been put intopractical operation. Running of the control system shows: performance of the system isstable; the touch screen is friendly, the operation is easy. The control systems of the newmetal coating production lines can satisfy operate safely and effectively.
引文
1 平高集团网站，达克罗无铬涂层的应用及其发展，2006．1．19
2 肖合森，达克罗技术的应用和发展预测，慧聪网，2004．5．18
3 杨卫华，现场总线网络，高等教育出版社，2004．7
4 夏德海，现场总线技术，中国电力出版社，2003．9
5 阳宪惠，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999．6
6 王桂明，大生集团纺纱生产监控系统，南京理工大学硕士学位论文，2006：6
7 吴勇，达克罗覆工艺应用探讨，通信与广播电视，2005(4)：49-56
8 应宪明，金属表面防锈技术，汽车工艺与材料，2002(2)：12-13
9 丁金城，达克罗涂覆过程中常见的问题及其处理方法，材料保护，2004(3)：55-56
10 赵明，工厂电气控制设备，机械工业出版社，1995
11 方承远，工厂电气控制技术，机械工业出版社，2000
12 董继成，用PLC控制生产线自动机械手，中国仪器仪表，2004(2)：22-23
13 刘悦，PROFIBUS现场总线技术在多色印刷机中的应用，制造业自动化，2001(7)：43-46
14 符红羽，PLC在涂装生产线中的应用，机电工程技术，2001(4)：37-38
15 纪春明，PROFIBUS-DP现场总线在浮法线热端控制中的应用，玻璃，2006(2)：89-90
16 郭轶，基于PROFIBUS-DP网络的锅炉控制系统，国内外机电一体化技术，2006(3)：67-68
17 陈百明，PROFIBUS现场总线的集成控制系统，微计算机信息，2002(11)：14-16
18 叶晓山，PROFIBUS现场总线在工业自动化控制系统中的应用，安徽化工，2002(3)：58-59
19 梁勇，梁晟，PROFIBUS现场总线在轧辊磨床控制系统中的应用，制造技术与机床，2006(4)：55-56
20 陈家兴，PROFIBUS在矿井提升机电控系统中的应用，煤矿机电，2006(1)：86-87
21 洪源，矿井通风机监控系统的设计与实现，工矿自动化，2006(3)：56-57
22 钟肇新，范建东，可编程控制器原理及应用，华南理工大学出版社，2006．4
23 《MCGS培训教程》，北京昆仑通泰自动化软件科技有限公司，
24 陈荣军：程良伦，基于PROFIBUS-DP的并条机网络监控系统，PLC&FA，2006(6)：120-123
25 马俊朋，蔡子亮，Profibus-DP现场总线技术在水电厂监控中的应用，仪表技术与传感器，2006(7)：29-31
26 吴作明，杨弘惟，基于PROFIBUS-DP过程现场总线的木器生产车间分布式PLC控制 系统，天津理工学院学报，2002(1)：65-67
27 宋爽，赵国芳，宋惠改，现代变频技术的应用与展望，科技信息(科学教研)，2007(2)：54
28 唐朝勇，变频器调速系统在低频区特性分析及改善方法，山西科技，2007(2)：147-148
29 彭海宇，杜俊明，森兰变频器用于恒液位供水，变频器世界，2006(9)：108-109
30 贾永亮，变频器运行过程中存在的问题及其对策，国内外机电一体化技术，2006(3)：49-50、55
31 万相全，浅析电机软起动器的应用，科技资讯，2007(5)：21
32 石秋洁，变频器应用基础，机械工业出版社，2003．1
33 殷建国，工厂电气控制技术，经济管理出版社，2006．9
34 袁秀英，组态控制技术，电子工业出版社，2003．8
35 于涛，高丙朋，MCGS在水厂自动化监控系统中的应用，现代电子技术，2007(7)：187-188、194
36 林福，电梯PLC控制系统的组态模拟设计，闽西职业技术学院学报，2006(4)：126-128
37 林君等，基于MCGS组态软件的炉温实时监控系统设计，科技资讯，2006(30)：5-6
38 孙小捞，陈白生，组态软件监控PLC实现机床的自动加工控制，组合机床与自动化加工技术，2006(6)：73-75
39 张西涛，PROFIBUS-DP技术在板坯连铸机系统中的应用，PLC& FA，2007(3)：60-62
40 贾爱琴，王欣，范海震，Profibus-DP现场总线技术应用一例，自动化博览，2003(4)：65-68
41 李天利，PROFIBUS-DP现场总线的复卷机电气控制，陕西科技大学学报，2006(5)：85-87
42 骆德汉，可编程控制器与现场总线网络控制，科学出版社，2005．8
43 陈作炳，基于PROFIBUS现场总线技术的陶瓷辊道窑控制系统，国内外机电一体化技术，2005(2)：55-57
44 满海波，基于PLC、现场总线的化工化合生产线电气自动化化改造，机电一体化，2005(6)：70-73
45 Peshek, C. J.; Mellish, M.T, Recent developments and future trends in PLC programming languages and programming tools for real-time control, Cement Industry Technical Conference, 1993. Record of Conference Papers., 35th IEEE, 23-27 May 1993 Page(s):219-230
46 Seong-Ho Ju; Gwak, K.-Y, Byung-Seok Park, Tae-Young Lee, Duck-Hwa Hyun; Young-Hyun Kim; Moon-Seok Choi;, Development of the Composite Communication System based on PLC for Distribution Automation System, Power Line Communications and Its Applications, 2006 IEEE International Symposium on, 26-29 March 2006 Page(s):283-287
47 Weller, E. A.; Weisenborn, G. M.; Richards, L. G., A knowledge based system for configuring programmable logic controllers, Systems, Man, and Cybernetics, 1991. 'Decision Aiding for Complex Systems, Conference Proceedings., 1991 IEEE International Conference on, 13-16 Oct. 1991 Page(s):1807-1813 vol.3
48 Chen Meicheng; Fang Yanjun; Xu Jun; Implementation of fully integrated automation with Profibus, Industrial Electronics Society, 2005. IECON 2005. 32nd Annual Conference of IEEE, 6-10 Nov. 2005 Page(s):4 pp.
49 Jun Xu; Yan-Jun Fang; Profibus automation technology and its application in DP slave development, Information Acquisition, 2004. Proceedings. International Conference on 21-25 June 2004 Page(s): 155-159
50 Ioannides, M. G, Design and implementation of PLC-based monitoring control system for induction motor, Energy Conversion, IEEE Transaction on Volume 19, Issue 3, Sept. 2004 Page(s): 469-476
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42 骆德汉，可编程控制器与现场总线网络控制，科学出版社，2005．8
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47 Weller, E. A.; Weisenborn, G. M.; Richards, L. G., A knowledge based system for configuring programmable logic controllers, Systems, Man, and Cybernetics, 1991. 'Decision Aiding for Complex Systems, Conference Proceedings., 1991 IEEE International Conference on, 13-16 Oct. 1991 Page(s):1807-1813 vol.3
48 Chen Meicheng; Fang Yanjun; Xu Jun; Implementation of fully integrated automation with Profibus, Industrial Electronics Society, 2005. IECON 2005. 32nd Annual Conference of IEEE, 6-10 Nov. 2005 Page(s):4 pp.
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50 Ioannides, M. G, Design and implementation of PLC-based monitoring control system for induction motor, Energy Conversion, IEEE Transaction on Volume 19, Issue 3, Sept. 2004 Page(s): 469-476