基于PLC的腈纶纺丝控制系统任务书11

江苏科技大学

毕业论文（设计）任务书

学 院： 专 业

电子信息学院 电气工程及其自动化

学 号： 姓 名：

丁辉

指导教师： 职 称：

许运飞

2011年11 月14 日

毕业论

文题目

英文：

PLC bad control system of acrylic fiber spinning

中文：基于PLC的腈纶纺丝控制系统

一、毕业论文（设计）内容及要求（包括研究方向和对象、内容和目

标、思路和方法、实践及创新要求）

研究方向和对象：

信息技术的飞速发展和应用推广，使得自动化领域也发生了深刻的技术变革，生

产了开放系统互连的通信网络，即现场总线控制网络，形成了全分布式网络集成自动

化，彻底改变了社会生产、生活的方式和运作效率，给工业企业的发展带来了新的机

遇和挑战。

以腈纶纺丝线控制系统为背景，设计基于PLC的腈纶纺丝线控制系统：了解腈纶

纺丝的工艺流程,设计系统的网络结构以及电气结构、设计PLC控制程序。

内容和目标：我国早期的腈纶纺丝生产线存在控制精度低、故障率高、参数调整困难等

缺点。随着科学技术的进步，PLC技术、通讯技术、变频器技术得到了极大的发展。这为实现

现代化的腈纶纺丝线控制系统提供了良好的技术基础和理论基础。

本设计是针对晴纶腈纶厂腈纶生产线（前纺）的原控制系统存在通信协议是非公开协议、

设备老化、故障率高、没有上位机等一系列问题而设计的控制系统。 控制系统为两层网络结

构,监控级采用MPI作为通信网络，由工控机、PLC作为网络节点。工控机中安装STEP7编程

软件，既可以对系统运行状态进行监控又可以对生产线的PLC进行编程。现场 级采用

PROFIBUS—DP作为通信网络，由PLC作为主站，分布式I/O和变频器作为从站。PLC完成对现

场设备的控制、信号的采集与传输。

本设计介绍了腈纶纺丝的工艺流程，分析生产线的特点后，设计系统的网络结构以及电

气结构，设计了PLC控制系统。 具体设计研究内容如下：

1）了解腈纶纺丝的生产流程以及生产工艺；

2）设计系统的整体结构；

3）设计系统的电气结构；

4）设计系统的网络结构

；

思路与方法：

1.系统的研究设计总体分为：电气结构设计和系统网络结构设计。电气方面包括整流电路，

变频调速电路，保护电路。网络结构包括主站PLC，从站变频器，以及通信网络PROFIBUS。

2. 生产线供电方式：系统电源采用三相380V交流供电，经两个整流电路后整流为500V

直流电，分别通过直流母线送往前纺和后纺的多台变频器，变频器通过变频将500DV转变为三

相交流电供给电机使用。

3、计算机和PLC采用MPI进行通讯连接、PLC和变频器、远程I/O通过PROFIBUS—DP的

通讯进行数据交换。

4、主要控制方式为：上位机通过通讯控制S7—300 PLC，并且相互交换信息，S7—300 PLC

通过程序控制变频器的输出，以及其他继电器和仪器设备。变频器通过输出的频率控制电机的

协调运转，各类继电器相互协调通断控制系统的安全稳定运行。

5.系统具有延展性，系统的总体结构应合理，容量适度，扩展灵活，使系统源配置可灵活

增加，系统规模便于扩大，预留适当的扩展空间。网络系统具有高可靠性，出现故障要具有可

靠的恢复手段，系统要具有一定的容错能力。

实践及创新要求：

随着计算机和现代控制技术的发展，自动控制领域也发生了很大的变化，而工业自动化

生产线的控制系统更加趋于数字化、智能化。PLC控制系统采用现场总线的方式应用日趋广泛。

今后现场总线网络将向更大的数据量、更快的传输速度和良好的兼容性、扩展性等方向发展.

二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）

1．开题报告

2．读书笔记

3．论文打印稿2份

4．论文电子稿

三、完成日期及进度

自 2010年11月24日起至 2011年6 月 22日止。

进度安排：

1. 第七学期13-16周（09年11月25日前）资料检索、确定选题

2. 第七学期17-20周（10年1月16日前）开题报告和任务书

3. 第八学期4-7周（4月13日前）论文初稿

4. 第八学期7-10周（5月4日前）论文二稿

5. 第八学期11-13周（5月25日前）论文定稿

6. 第八学期16周（6月15日前）论文答辩

7. 第八学期17周（6月22日前）据答辩意见修改论文，上交论文打印稿两

份及有关文档

四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:

[1].柴瑞娟：《西门子PLC编程技术及工程应用》机械工业出版社，2006.8；

[2].廖常初：《S7-300/400PLC应用技术》，机械工业出版社，2006.8

[3].郑文波：《控制网络技术》， 清华大学出版社，2001.6；

[4]. 西门子（中国）有限公司：《深入浅出西门子S7-300PLC》 ， 北京航空航天

大学出版社，2005.10

[5]. 高鸿斌，《西门子PLC与工业控制网络应用》，电子工业出版社，2006.3

[6]．崔坚，《西门子S7可编程控制器—STEP7编程指南》，机械工业出版社，2007.4；

[7].《电气控制与PLC应用练习与实践》 陈建明，电子工业出版社，2008.1；

[8].陈伯时：《电力拖动自动控制系统》，机械工业出版社；

[9].艾默生公司：《TD3000高性能矢量控制变频器》；

[10].孔东林，蒋式勤：二步湿法腈纶纺丝生产线变频调速控制系统，系统应用，

12期，2003

[11].艾默森网 络能源公司：《TDS-PA01现场总线适配器》，P1-P33

[12].艾默生公司:《SIMATIC S7-300 可编程序控制器产品目录》，全书

[13].何英：《Protel99入门与实用》，机械工业出版社。

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

Ur's Guide．Metrologic 公司．美国：1999.1

系（教研室）主任： 年 月 日

学院主管领导盖章： 年 月 日

注：1、如页面不够可加附页

2、以上一～四项由指导教师填写

江苏科技大学毕业论文（设计）开题报告概述表

英文：PLC bad control system of acrylic fiber spinning

论文题目

中文：基于PLC的腈纶纺丝控制系统

学生姓名 专业 电气自动化 学号

一、选题的目的和意义

我国早期的腈纶纺丝生产线存在控制精度低、故障率高、参数调整困难等缺

点。随着科学技术的进步，PLC技术、通讯技术、变频器技术得到了极大的发展。

这为实现现代化的腈纶纺丝线控制系统提供了良好的技术基础和理论基础。

本文阐述了腈纶纺丝线的工艺流程，设计了基于PLC腈纶纺丝的控制系统（前

纺）。该控制系统以是以PROFIBUS为主要通信网络，以西门子PLC的S7-300做主

要控制器，为腈纶纺丝的流水线生产而设计的控制系统。 该控制系统以S7-300 PLC

为控制核心，用交流变频器控制同步电动机进行调速，通过PROFIBUS-DP网络实

现PLC与变频器之间的数字通信，从而达到生产线速度协调控制的目的。

二、国内外研究综述

在发达国家腈纶生产装置工艺控制方面，电气传动已由直流调速系统发

展到全交流、全变频的调速系统，过程仪表向高度数字化、智能化发展，形

成了以高性能计算机网络作为核心，电气传动、过程仪表及计算机网络控制

系统的三位一体化，工艺控制及生产决策达到智能化。而我国在腈纶生产线

控制方面还相对落后，很多生产线还用传统的继电器，因此加快改造势在必

行。随着计算机和现代控制技术的发展，自动控制领域也发生了很大的变化，而

工业自动化生产线的控制系统更加趋于数字化、智能化。PLC控制系统采用现场总

线的方式应用日趋广泛。

三、研究内容、预计创新点和难点

毕业论文内容：

本设计是针对晴纶腈纶厂腈纶生产线（前纺）的原控制系统存在通信协议是

非公开协议、设备老化、故障率高、没有上位机等一系列问题而设计的控制系统。

控制系统为两层网络结构,监控级采用MPI作为通信网络，由工控机、PLC作为网

络节点。工控机中安装STEP7编程软件，既可以对系统运行状态进行监控又可以

对生产线的PLC进行编程。现场 级采用PROFIBUS—DP作为通信网络，由PLC作

为主站，分布式I/O和变频器作为从站。PLC完成对现场设备的控制、信号的采集

与传输。

本设计介绍了腈纶纺丝的工艺流程，分析生产线的特点后，设计系统的网

络结构以及电气结构，设计了PLC控制系统。 具体设计研究内容如下：

1）了解腈纶纺丝的生产流程以及生产工艺；

2）设计系统的整体结构；

3）设计系统的电气结构；

4）设计系统的网络结构。

创新点：以PLC的S7-300做主要控制器，用交流变频器控制同步电动机进行

调速，通过PROFIBUS-DP网络实现PLC与变频器之间的数字通信，从而达到生产

线速度协调控制的目的。系统精度高，更容易维护，有效的提高了生产效率。

难点：在这个控制系统中是用S7-300和变频器及总线技术来电机的运行速度，

需要将自动化、微机、通信、总线、编程等专业技术有机结合起来才能实现自动

化控制。

四、研究思路与研究方法

1.系统的研究设计总体分为：电气结构设计和系统网络结构设计。电气方面

包括整流电路，变频调速电路，保护电路。网络结构包括主站PLC，从站变频器，

以及通信网络PROFIBUS。

2. 生产线供电方式：系统电源采用三相380V交流供电，经两个整流电路后

整流为500V直流电，分别通过直流母线送往前纺和后纺的多台变频器，变频器通

过变频将500DV转变为三相交流电供给电机使用。

3、计算机和PLC采用MPI进行通讯连接、PLC和变频器、远程I/O通过PROFIBUS

—DP的通讯进行数据交换。

4、主要控制方式为：上位机通过通讯控制S7—300 PLC，并且相互交换信息，

S7—300 PLC通过程序控制变频器的输出，以及其他继电器和仪器设备。变频器通

过输出的频率控制电机的协调运转，各类继电器相互协调通断控制系统的安全稳

定运行。

5.系统具有延展性，系统的总体结构应合理，容量适度，扩展灵活，使系统

源配置可灵活增加，系统规模便于扩大，预留适当的扩展空间。网络系统具有高

可靠性，出现故障要具有可靠的恢复手段，系统要具有一定的容错能力。

五、主要参考文献

[1].柴瑞娟：《西门子PLC编程技术及工程应用》机械工业出版社，2006.8；

[2].廖常初：《S7-300/400PLC应用技术》，机械工业出版社，2006.8

[3].郑文波：《控制网络技术》， 清华大学出版社，2001.6；

[4]. 西门子（中国）有限公司：《深入浅出西门子S7-300PLC》 ， 北京航空航天

大学出版社，2005.10

[5]. 高鸿斌，《西门子PLC与工业控制网络应用》，电子工业出版社，2006.3

[6]．崔坚，《西门子S7可编程控制器—STEP7编程指南》，机械工业出版社，2007.4；

[7].《电气控制与PLC应用练习与实践》 陈建明，电子工业出版社，2008.1；

[8].陈伯时：《电力拖动自动控制系统》，机械工业出版社；

[9].艾默生公司：《TD3000高性能矢量控制变频器》；

[10].孔东林，蒋式勤：二步湿法腈纶纺丝生产线变频调速控制系统，系统应用，

12期，2003

[11].艾默森网 络能源公司：《TDS-PA01现场总线适配器》，P1-P33

[12].艾默生公司:《SIMATIC S7-300 可编程序控制器产品目录》，全书

[13].何英：《Protel99入门与实用》，机械工业出版社。

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

Ur's Guide．Metrologic 公司．美国：1999.1

六、指导教师审批意见

指导教师签名：

2010年 3月 16 日