基于PROFIBUS的PLC系统在电镀生产线上的应用研究

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现场总线技术是当今控制领域的热点,基于现场总线技术的控制系统将使自动化系统结构与设备产生深刻变革。可编程序控制器PLC(Programmable Logic Controller),是自动控制系统中的重要设备,在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。本文对在过程控制领域极具影响的PROFIBUS现场总线,特别是PROFIBUS-DP进行了比较深入的研究,结合Siemens S7-300/400系列PLC,将其应用于电镀生产线的PLC自动控制系统中。  论文以宝钢股份有限公司宝钢分公司冷轧厂2030新建电镀锌机组项目为研究背景,首先全面分析了电镀的基本概念和工艺,电镀控制技术发展概况和控制现状,接着研究了现场总线的概念、特点、类型和发展历程,PROFIBUS现场总线的优势,研究了S7-300/400的工作原理和特点。接着,深入研究了PROFIBUS-DP、PA、FMS通讯协议和存取协议,并得到了PROFIBUS现场总线的通讯模型,同时结合电镀过程控制的实际情况,得到了PROFIBUS-DP协议的各种功能模型。  然后,分析了电镀的基本概念和工艺,设计了电镀各段控制系统功能,运用SiemensS7-300/400系列PLC对电镀各段控制系统进行了模块配置、硬件设计、软件设计。使用西门子公司的Step-7组态了PROFIBUS网络,组建了电镀生产线的PLC网络平台,设计了系统的梯形图程序,并运用Wincc开发了电镀生产线的监控界面。该项目的实施,将在诸如轻工、化工、机械等各领域的技术改造起到良好的示范作用。  最后,针对电镀溶液pH被控对象的严重非线性、时滞性问题,建立了等价一阶线性模型,在此线性模型基础上提出了一种改进的二区段算法,采用这种算法后生产过程中pH值的波动极少出现超出±0.2pH的范围,大多数情况下其pH的波动值在±0.1pH以下,电镀溶液pH值控制取得了相当理想的效果,为今后解决同类pH值控制问题,提供了一种有效的途径和方法。
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