碳纤维是一种重要的高性能纤维材料,优质的聚丙烯腈(PAN)原丝是制备高性能碳纤维的关键。PAN原丝生产工艺流程长,过程复杂,控制参数多且精度要求高。本文针对当前我国碳纤维原丝产业的状况和发展需要,设计开发了套新型的碳纤维原丝生产线控制系统。根据PAN原丝生产工艺的要求设计了控制系统的总体结构,上位机选用普通PC,可编程逻辑控制器(PLC)控制系统选用德国倍福(Beckhoff)公司自动化产品,应用软PLC技术实现对生产工艺中的温度、压力、流量和速度等参数进行控制,并采取一系列的抗干扰措施来保证现场设备和控制系统的正常稳定运行。上位机软件以Microsoft.Net为开发平台,Visual C#作为编程语言,利用Beckhoff提供的动态链接库(Dynamic Link Library, DLL)完成上位机和PLC之间的通讯。上位机软件能完成参数的保存、查询、修改和打印等工作。PLC控制系统硬件采用模块化结构,方便系统的升级和维护。系统具有温度控制、牵伸控制、压力控制、流量控制等功能。其中温度控制采用PID控制策略,PID参数既可外部手动输入,也可以通过系统自整定得到,具有升温速度快,控制精度高的特点；牵伸控制采用先进的伺服电机调速取代传统的步进电机调速和变频调速,具有调节更灵活、控制精度更高和噪声更低等优点。根据人工神经网络(Artificial Neural Networks, ANN)技术,采用误差反向传播(Back Propagation, BP)算法,利用Matlab软件编程,建立了原丝性能预测BP神经网络。原丝性能预测BP神经网络隐含层数为1,输入量为原丝生产工艺参数,输出量为原丝性能。网络检验结果表明,原丝性能预测值与实测值的相对误差不到3%,网络具有良好的拟合性。系统已于2009年底在合作单位投入使用,现场运行结果表明：系统设计合理,控制精度高,传动平稳,具有良好的人机界面,功能完善,运行稳定,该生产线制备的PAN原丝性能优异,达到了设计要求。