低松弛预应力钢绞线张力控制系统的研究-控制科学与工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hebei University of Technology For The Master Degree of Control Science And Engineering LOW RELAXATION PRESTRESSING STRAND TENSION CONTROL SYSTEM By Cao Huanqiang Supervisor: Prof. Liu Zuojun March 2015 摘 要 低松弛预应力钢绞线由于其优良的性能被广泛应用于建设领域当中。钢绞线 作为主要的受力构件，其性能直接影响着工程的安全。而钢绞线的性能除了决定 于本身材质外，最主要的因素就是生产过程中的稳定化处理过程，即“张拉”与 “回火”的热机械处理过程。所以，本文在研究低松弛预应力钢绞线的生产过程 中，尤其对其张力控制做了详细研究。 本文首先介绍了低松弛预应力钢绞线生产工艺流程及各个工艺的实现过程， 对生产线详细分析的基础上，研究了控制系统的多电机协调控制的实现过程，并 通过技术改造，设计了一套高效、节能的钢绞线控制方案。 接着对低松弛预应力钢绞线生产过程中恒张力控制的原理及控制方式进行 了详细研究，并采用了三次 B 样条曲面拟合模糊控制算法的控制方案来进行张力 控制，与传统的模糊控制算法相比，不但具有良好的动态性能，而且能够有效消 除系统稳态误差，提高控制精度，增强抗干扰能力。 最后设计了整套张力控制系统的控制方案，基于西门子 S7-300PLC 作为控制 系统的核心，通过一根 PROFIBUS-DP 总线与九个逆变器连接组成主从结构，以交 流电机作为执行元件，采用工业触摸屏作为上位机，张力传感器实时检测钢绞线 张力的闭环张力控制系统。另外 PLC 与上位机通过 RS-485 总线实现触摸屏与 PLC 的连接，可以实时监控当前控制系统的运行状态，进行故障报警以及复位，并且 可以通过触摸屏在线修改系统各个参数，从而改变系统的运行状态。 本项目经过安装与系统调试，生产线在天津某厂已经投入运行，系统运行稳 定可靠，满足了产品要求的性能指标。 关键词：预应力钢绞线，PLC，工业触摸屏，张力控制，模糊控制 I ABSTRACT Low relaxation prestressing strand has been widely used in the construction field due to its excellent performance. As the main force components, its quality directly affects the safety of the project. And in addition to the decision on the quality of the strand material itself, the most important factor is the production process of stabilization process, the tension and tempered thermo-mechanical process. Therefore, the paper studies strand production process, particularly its tension control to do a detailed study. This thesis introduces the low relaxation prestressing strand production process and the implementation process of each process, based on the detailed analysis of the production line, studies the realization process of multi-motor coordination and control of the control system, and through technological innovation, design a highly efficient, energy-strand control program. Then for low relaxation prestressing strand production process control theory and constant tension control carried out a detailed study, and us