基于PLC的腈綸紡絲控制系統任務書11

江蘇科技大學

畢業論文（設計）任務書

學 院： 專 業

電子信息學院 電氣工程及其自動化

學 號： 姓 名：

丁輝

指導教師： 職 稱：

許運飛

2011年11 月14 日

畢業論

文題目

英文：

PLC bad control system of acrylic fiber spinning

中文：基于PLC的腈綸紡絲控制系統

一、畢業論文（設計）內容及要求（包括研究方向和對象、內容和目

標、思路和方法、實踐及創新要求）

研究方向和對象：

信息技術的飛速發展和應用推廣，使得自動化領域也發生了深刻的技術變革，生

產了開放系統互連的通信網絡，即現場總線控制網絡，形成了全分布式網絡集成自動

化，徹底改變了社會生產、生活的方式和運作效率，給工業企業的發展帶來了新的機

遇和挑戰。

以腈綸紡絲線控制系統為背景，設計基于PLC的腈綸紡絲線控制系統：了解腈綸

紡絲的工藝流程,設計系統的網絡結構以及電氣結構、設計PLC控制程序。

內容和目標：我國早期的腈綸紡絲生產線存在控制精度低、故障率高、參數調整困難等

缺點。隨著科學技術的進步，PLC技術、通訊技術、變頻器技術得到了極大的發展。這為實現

現代化的腈綸紡絲線控制系統提供了良好的技術基礎和理論基礎。

本設計是針對晴綸腈綸廠腈綸生產線（前紡）的原控制系統存在通信協議是非公開協議、

設備老化、故障率高、沒有上位機等一系列問題而設計的控制系統。 控制系統為兩層網絡結

構,監控級采用MPI作為通信網絡，由工控機、PLC作為網絡節點。工控機中安裝STEP7編程

軟件，既可以對系統運行狀態進行監控又可以對生產線的PLC進行編程。現場 級采用

PROFIBUS—DP作為通信網絡，由PLC作為主站，分布式I/O和變頻器作為從站。PLC完成對現

場設備的控制、信號的采集與傳輸。

本設計介紹了腈綸紡絲的工藝流程，分析生產線的特點后，設計系統的網絡結構以及電

氣結構，設計了PLC控制系統。 具體設計研究內容如下：

1）了解腈綸紡絲的生產流程以及生產工藝；

2）設計系統的整體結構；

3）設計系統的電氣結構；

4）設計系統的網絡結構

；

思路與方法：

1.系統的研究設計總體分為：電氣結構設計和系統網絡結構設計。電氣方面包括整流電路，

變頻調速電路，保護電路。網絡結構包括主站PLC，從站變頻器，以及通信網絡PROFIBUS。

2. 生產線供電方式：系統電源采用三相380V交流供電，經兩個整流電路后整流為500V

直流電，分別通過直流母線送往前紡和后紡的多臺變頻器，變頻器通過變頻將500DV轉變為三

相交流電供給電機使用。

3、計算機和PLC采用MPI進行通訊連接、PLC和變頻器、遠程I/O通過PROFIBUS—DP的

通訊進行數據交換。

4、主要控制方式為：上位機通過通訊控制S7—300 PLC，并且相互交換信息，S7—300 PLC

通過程序控制變頻器的輸出，以及其他繼電器和儀器設備。變頻器通過輸出的頻率控制電機的

協調運轉，各類繼電器相互協調通斷控制系統的安全穩定運行。

5.系統具有延展性，系統的總體結構應合理，容量適度，擴展靈活，使系統源配置可靈活

增加，系統規模便于擴大，預留適當的擴展空間。網絡系統具有高可靠性，出現故障要具有可

靠的恢復手段，系統要具有一定的容錯能力。

實踐及創新要求：

隨著計算機和現代控制技術的發展，自動控制領域也發生了很大的變化，而工業自動化

生產線的控制系統更加趨于數字化、智能化。PLC控制系統采用現場總線的方式應用日趨廣泛。

今后現場總線網絡將向更大的數據量、更快的傳輸速度和良好的兼容性、擴展性等方向發展.

二、完成后應交的作業（包括各種說明書、圖紙等）

1．開題報告

2．讀書筆記

3．論文打印稿2份

4．論文電子稿

三、完成日期及進度

自 2010年11月24日起至 2011年6 月 22日止。

進度安排：

1. 第七學期13-16周（09年11月25日前）資料檢索、確定選題

2. 第七學期17-20周（10年1月16日前）開題報告和任務書

3. 第八學期4-7周（4月13日前）論文初稿

4. 第八學期7-10周（5月4日前）論文二稿

5. 第八學期11-13周（5月25日前）論文定稿

6. 第八學期16周（6月15日前）論文答辯

7. 第八學期17周（6月22日前）據答辯意見修改論文，上交論文打印稿兩

份及有關文檔

四、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:

[1].柴瑞娟：《西門子PLC編程技術及工程應用》機械工業出版社，2006.8；

[2].廖常初：《S7-300/400PLC應用技術》，機械工業出版社，2006.8

[3].鄭文波：《控制網絡技術》， 清華大學出版社，2001.6；

[4]. 西門子（中國）有限公司：《深入淺出西門子S7-300PLC》 ， 北京航空航天

大學出版社，2005.10

[5]. 高鴻斌，《西門子PLC與工業控制網絡應用》，電子工業出版社，2006.3

[6]．崔堅，《西門子S7可編程控制器—STEP7編程指南》，機械工業出版社，2007.4；

[7].《電氣控制與PLC應用練習與實踐》 陳建明，電子工業出版社，2008.1；

[8].陳伯時：《電力拖動自動控制系統》，機械工業出版社；

[9].艾默生公司：《TD3000高性能矢量控制變頻器》；

[10].孔東林，蔣式勤：二步濕法腈綸紡絲生產線變頻調速控制系統，系統應用，

12期，2003

[11].艾默森網 絡能源公司：《TDS-PA01現場總線適配器》，P1-P33

[12].艾默生公司:《SIMATIC S7-300 可編程序控制器產品目錄》，全書

[13].何英：《Protel99入門與實用》，機械工業出版社。

[14]．MS700i Series Lar Bar Code Projection Scanner Installation and

Ur's Guide．Metrologic 公司．美國：1999.1

系（教研室）主任： 年 月 日

學院主管領導蓋章： 年 月 日

注：1、如頁面不夠可加附頁

2、以上一～四項由指導教師填寫

江蘇科技大學畢業論文（設計）開題報告概述表

英文：PLC bad control system of acrylic fiber spinning

論文題目

中文：基于PLC的腈綸紡絲控制系統

學生姓名 專業 電氣自動化 學號

一、選題的目的和意義

我國早期的腈綸紡絲生產線存在控制精度低、故障率高、參數調整困難等缺

點。隨著科學技術的進步，PLC技術、通訊技術、變頻器技術得到了極大的發展。

這為實現現代化的腈綸紡絲線控制系統提供了良好的技術基礎和理論基礎。

本文闡述了腈綸紡絲線的工藝流程，設計了基于PLC腈綸紡絲的控制系統（前

紡）。該控制系統以是以PROFIBUS為主要通信網絡，以西門子PLC的S7-300做主

要控制器，為腈綸紡絲的流水線生產而設計的控制系統。 該控制系統以S7-300 PLC

為控制核心，用交流變頻器控制同步電動機進行調速，通過PROFIBUS-DP網絡實

現PLC與變頻器之間的數字通信，從而達到生產線速度協調控制的目的。

二、國內外研究綜述

在發達國家腈綸生產裝置工藝控制方面，電氣傳動已由直流調速系統發

展到全交流、全變頻的調速系統，過程儀表向高度數字化、智能化發展，形

成了以高性能計算機網絡作為核心，電氣傳動、過程儀表及計算機網絡控制

系統的三位一體化，工藝控制及生產決策達到智能化。而我國在腈綸生產線

控制方面還相對落后，很多生產線還用傳統的繼電器，因此加快改造勢在必

行。隨著計算機和現代控制技術的發展，自動控制領域也發生了很大的變化，而

工業自動化生產線的控制系統更加趨于數字化、智能化。PLC控制系統采用現場總

線的方式應用日趨廣泛。

三、研究內容、預計創新點和難點

畢業論文內容：

本設計是針對晴綸腈綸廠腈綸生產線（前紡）的原控制系統存在通信協議是

非公開協議、設備老化、故障率高、沒有上位機等一系列問題而設計的控制系統。

控制系統為兩層網絡結構,監控級采用MPI作為通信網絡，由工控機、PLC作為網

絡節點。工控機中安裝STEP7編程軟件，既可以對系統運行狀態進行監控又可以

對生產線的PLC進行編程。現場 級采用PROFIBUS—DP作為通信網絡，由PLC作

為主站，分布式I/O和變頻器作為從站。PLC完成對現場設備的控制、信號的采集

與傳輸。

本設計介紹了腈綸紡絲的工藝流程，分析生產線的特點后，設計系統的網

絡結構以及電氣結構，設計了PLC控制系統。 具體設計研究內容如下：

1）了解腈綸紡絲的生產流程以及生產工藝；

2）設計系統的整體結構；

3）設計系統的電氣結構；

4）設計系統的網絡結構。

創新點：以PLC的S7-300做主要控制器，用交流變頻器控制同步電動機進行

調速，通過PROFIBUS-DP網絡實現PLC與變頻器之間的數字通信，從而達到生產

線速度協調控制的目的。系統精度高，更容易維護，有效的提高了生產效率。

難點：在這個控制系統中是用S7-300和變頻器及總線技術來電機的運行速度，

需要將自動化、微機、通信、總線、編程等專業技術有機結合起來才能實現自動

化控制。

四、研究思路與研究方法

1.系統的研究設計總體分為：電氣結構設計和系統網絡結構設計。電氣方面

包括整流電路，變頻調速電路，保護電路。網絡結構包括主站PLC，從站變頻器，

以及通信網絡PROFIBUS。

2. 生產線供電方式：系統電源采用三相380V交流供電，經兩個整流電路后

整流為500V直流電，分別通過直流母線送往前紡和后紡的多臺變頻器，變頻器通

過變頻將500DV轉變為三相交流電供給電機使用。

3、計算機和PLC采用MPI進行通訊連接、PLC和變頻器、遠程I/O通過PROFIBUS

—DP的通訊進行數據交換。

4、主要控制方式為：上位機通過通訊控制S7—300 PLC，并且相互交換信息，

S7—300 PLC通過程序控制變頻器的輸出，以及其他繼電器和儀器設備。變頻器通

過輸出的頻率控制電機的協調運轉，各類繼電器相互協調通斷控制系統的安全穩

定運行。

5.系統具有延展性，系統的總體結構應合理，容量適度，擴展靈活，使系統

源配置可靈活增加，系統規模便于擴大，預留適當的擴展空間。網絡系統具有高

可靠性，出現故障要具有可靠的恢復手段，系統要具有一定的容錯能力。

五、主要參考文獻

[1].柴瑞娟：《西門子PLC編程技術及工程應用》機械工業出版社，2006.8；

[2].廖常初：《S7-300/400PLC應用技術》，機械工業出版社，2006.8

[3].鄭文波：《控制網絡技術》， 清華大學出版社，2001.6；

[4]. 西門子（中國）有限公司：《深入淺出西門子S7-300PLC》 ， 北京航空航天

大學出版社，2005.10

[5]. 高鴻斌，《西門子PLC與工業控制網絡應用》，電子工業出版社，2006.3

[6]．崔堅，《西門子S7可編程控制器—STEP7編程指南》，機械工業出版社，2007.4；

[7].《電氣控制與PLC應用練習與實踐》 陳建明，電子工業出版社，2008.1；

[8].陳伯時：《電力拖動自動控制系統》，機械工業出版社；

[9].艾默生公司：《TD3000高性能矢量控制變頻器》；

[10].孔東林，蔣式勤：二步濕法腈綸紡絲生產線變頻調速控制系統，系統應用，

12期，2003

[11].艾默森網 絡能源公司：《TDS-PA01現場總線適配器》，P1-P33

[12].艾默生公司:《SIMATIC S7-300 可編程序控制器產品目錄》，全書

[13].何英：《Protel99入門與實用》，機械工業出版社。

[14]．MS700i Series Lar Bar Code Projection Scanner Installation and

Ur's Guide．Metrologic 公司．美國：1999.1

六、指導教師審批意見

指導教師簽名：

2010年 3月 16 日