| 【中文题名】 | 基于电磁感应技术的造纸定型机PLC控制系统开发 |
| 【英文题名】 | Application of PLC Automaton Control System in Paper Molding Machine Based on Electromagnetic Induction Heating Technology |
| 【学科专业】 | 化工过程信息工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-10 |
| 【中关键词】 | 电磁烘缸,感应加热,PLC控制,变系数PID策略,前馈-反馈控制, |
| 【英关键词】 | Electromagnetic cylinder dryer,Intermediate frequency induction power supply,PLC control,Variant parameter PID arithmetic,Feedforward- feedback control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>轻工业、手工业>造纸工业>机械与设备>自动化设备>自动调节系统 |
| 【论文摘要】 |
目前，袋泡茶受到人们的青睐，茶叶滤纸的需求旺盛。然而茶叶滤纸的定型工艺仍然使用传统的油加热和蒸汽加热烘缸。随着近些年能源紧缺现象的加剧以及人们环保意识的增强，各个工业部门都在不断改造老旧的传统造纸加热设备，开发节能高效、绿色环保的新型造纸设备。
“感应加热”方案是一种理想的加热方式，具有热效率高、加热均匀、安全、自动化程度高等特点，在钢铁冶炼、汽车制造等行业已有成功应用。本文的创新点主要是将“感应加热”技术应用到造纸工艺设备的开发中。基于此方案，设计和实现了一个直径1400 mm，宽1400mm的茶叶滤纸定型用小型感应加热烘缸设备，并利用SIEMENS S7-200系列PLC，开发出一套成本低、控制精确、操作方便的控制系统。经过近10个月的运行，电磁感应烘缸完全可以满足茶叶滤纸生产工艺的要求，性能稳定，节能效果明显，可以作为传统烘缸的替代产品。
本文从电磁感应加热电源的原理，定型机各功能组件，PLC控制系统的选型、构建及控制策略实施等几个方面来对整个系统进行阐述，内容包含：
◆分析比较了常用的并联型和串联型谐振电源及特点，选择后者为感应加热烘缸的电源结构；简要介绍了PWM&P... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-19 |
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1.1 袋泡茶包装材料 |
8-10 |
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1.1.1 茶叶滤纸的类型 |
8-9 |
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1.1.2 我国茶叶滤纸生产的发展 |
9-10 |
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1.2 茶叶滤纸热定型工艺 |
10-11 |
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1.3 电磁感应技术在造纸定型的应用和优势 |
11-12 |
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1.4 电磁感应加热方式 |
12-14 |
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1.4.1 电磁感应加热原理 |
12-13 |
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1.4.2 集肤效应 |
13-14 |
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1.5 感应加热技术在工业领域的应用 |
14-15 |
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1.6 PLC的现状及发展趋势 |
15-17 |
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1.7 本章小节及论文主要工作 |
17-19 |
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第二章 电磁感应加热技术 |
19-40 |
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2.1 绝缘栅双极晶体管(IGBT) |
20-22 |
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2.1.1 IGBT简介 |
20-21 |
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2.1.2 IGBT的基本结构 |
21-22 |
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2.2 感应加热中频电源电路 |
22-27 |
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2.2.1 两种基本逆变电源类型 |
22-24 |
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2.2.2 两种逆变器高频化的难点 |
24-25 |
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2.2.3 电压型串联谐振感应加热中频电源 |
25-26 |
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2.2.4 负载电路特点 |
26-27 |
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2.3 调功方法 |
27-33 |
|
2.3.1 电压型串联谐振逆变器的负载分析 |
27-30 |
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2.3.2 脉冲宽度与频率混合调制(PWM%26PFM)方法 |
30-33 |
|
2.4 实用电路 |
33-39 |
|
2.4.1 逆变主回路 |
33-34 |
|
2.4.2 逆变回路换流过程分析 |
34-37 |
|
2.4.3 电路启动与锁相 |
37-38 |
|
2.4.4 控制电路原理 |
38-39 |
|
2.5 本章小节 |
39-40 |
|
第三章 定型机系统 |
40-49 |
|
3.1 定型机结构 |
40-45 |
|
3.2 控制系统的基本功能构架 |
45-48 |
|
3.2.1 走纸同步系统 |
45-46 |
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3.2.2 温度自动控制系统 |
46-47 |
|
3.2.3 操作台控制系统 |
47-48 |
|
3.3 本章小节 |
48-49 |
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第四章 控制系统与控制策略 |
49-80 |
|
4.1 Siemens S7-200 PLC |
49-57 |
|
4.1.1 S7-200系列CPU |
50-51 |
|
4.1.2 S7-200扩展模块 |
51-52 |
|
4.1.3 S7-200 PLC编程软件Step7-Micro/Win |
52-53 |
|
4.1.4 S7-200系列PLC通讯 |
53-57 |
|
4.2 控制系统设备选型与配置 |
57-61 |
|
4.2.1 PLC控制系统设计基本内容 |
57 |
|
4.2.2PLC控制系统设计的一般步骤 |
57-58 |
|
4.2.3 茶叶滤纸定型机控制器 |
58-61 |
|
4.2.3.1 走纸同步系统控制器组态 |
58-59 |
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4.2.3.2 温度控制系统控制器组态 |
59-60 |
|
4.2.3.3 操作台系统控制器组态 |
60 |
|
4.2.3.4 RS485现场总线网络 |
60-61 |
|
4.3 数字滤波 |
61-63 |
|
4.4 控制策略 |
63-73 |
|
4.4.1 前馈控制系统 |
64-65 |
|
4.4.2 PID控制系统 |
65-73 |
|
4.4.4.1 连续PID算法 |
66-67 |
|
4.4.4.2 增量式数字PID算法 |
67-68 |
|
4.4.4.3 数字PID改良算法 |
68-71 |
|
4.4.4.4 数字PID参数工程整定 |
71-73 |
|
4.5 控制策略在定型机系统的实施 |
73-79 |
|
4.5.1 走纸同步系统 |
73-78 |
|
4.5.1.1 前馈控制 |
73-75 |
|
4.5.1.2 前馈控制+带边界失效的变比例增益、变积分时间的PI控制 |
75-78 |
|
4.5.2 温度控制系统 |
78-79 |
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4.6 本章小结 |
79-80 |
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第五章 归纳与展望 |
80-83 |
|
参考文献 |
83-87 |
|
致谢 |
87 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.79790 |
