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目前工业控制技术已经进入现场总线控制系统(FCS)阶段。现场总线技术综合了数字通信、计算机、网络和智能仪表等多种技术手段,构成了一种全分布、数字、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统,使工业控制的体系结构发生了根本性的变化,成为自动控制发展的趋势。 现有蛋白纤维纺丝生产线控制系统,中央控制室采用工控机连接所有变频器和温度控制仪等现场设备,信号传递采用4～20mA模拟量或24VDC开关量,现场布线复杂繁琐,不同厂家设备之间没有互换性和互操作性,造成系统运行稳定性差,可维护性不高,一台设备出现故障,可能造成生产线停止工作。针对这种状况,本课题建立了蛋白纤维纺丝生产线现场总线控制系统。 在了解蛋白纤维纺丝工艺的基础上,分析了各工序阶段中需要控制的对象及其控制要求,针对纺丝过程中两个最重要的参数——纺丝速度和温度的控制进行了分析与研究。 在纺丝速度控制中,分别对协调同步和卷绕两种情况进行了分析,提出了纵向协调同步和卷绕部分采用双闭环、横向协调同步采用单闭环的控制方案;双闭环中采用了PID控制算法,保证各纺丝设备速度控制的精度要求。根据控制方案,分析了基于PROFIBUS-DP的纺丝速度控制系统的构成、硬件选型、系统连接和组态,最后进行了软件设计,实现纺丝设备运行协调一致的要求。 由于从烘干机到第二热定型机等纺丝设备的烘箱结构和温度控制方式相同,所以本文以一台纺丝设备的烘箱温度控制为例进行了分析和研究。分析了烘箱温度控制的数学模型;采用Fuzzy-PID混合控制算法对系统进行调节——产生大偏差信号时,采用Fuzzy控制,以加快响应速度;产生小偏差信号时,采用PID控制,消除系统静差,提高控制精度;最后提出了基于PROFIBUS总线的温度控制系统的构成、设备选型和软件设计。 监控系统是当今工业控制系统中必不可少的一环,本课题在分析蛋白纤维纺丝控制系统的监控项目和监控要求的基础上,以组态软件——组态王和Weinview触摸屏组态软件EasyBuilder 500为工具,开发了总监控室和工业现场的监控系统,完成了各级界面的设计,实现了纺丝生产线不同工序阶段、不同控制对象的监控以及控制参数的设置等各