课题来源于某无缝钢管生产线自动化升级改造项目。本文首先详细介绍了国内外无缝钢管行业的现状和发展趋势,全面分析了无缝钢管生产线的工艺流程以及整个控制系统的要求,在仔细研究PROFIBUS-DP现场总线的基础上,设计了一套以WINCC为上位机,一台西门子S7-300PLC作为下位机,4套ET200M、四台S7-200PLC和四台直流控制器6RA70作为从站的现场总线控制系统,可以实现信息的共享、远程控制和自动化操作。本文分析了某无缝钢管生产线轧辊位置控制方法的不足,深入研究了通用位置控制算法,在此基础是设计了基于PLC和伺服电动机的轧辊位置控制系统并完成了现场的安装和调试,实际应用表明,本文设计的轧辊定位系统提高了轧辊位置控制的精度,达到了无缝钢管生产线轧辊位置控制的要求。这种定位系统还推广到穿孔辊、导盘的位置控制中来,进一步提高了无缝钢管生产线的自动化操作的水平,达到了提高了产品的质量的目的。针对通用位置控制算法存在抗干扰能力方面的不足,建立了基于交流永磁同步电动机的伺服系统的数学模型,在控制算法上引入滑模控制算法,并根据滑模控制的思想设计出一种新型速度、位置一体化控制算法,通过对速度曲线的规划,实现理想的速度控制和精确的定位,并通过理论上的推导证明了设计的合理性。在此基础上,采用模糊控制补偿外界扰动对系统的影响,同时柔化控制信号减弱了滑模控制系统中固有的抖振现象,取得了较好的仿真效果,可在无缝钢管生产线轧辊位置控制系统中应用或在类似的控制系统中推广。