摘 要

直进式拉丝机这种设备在拉丝生产工艺中应用得非常广泛。一般情况下，完整的拉丝工艺过程都是由多台卷筒电机组成的。多台卷筒电机同时运行，相当于一个单独的一次拉拔工艺几次运行，工作效率自然要比普通的拉丝工艺高得多，因此，控制起来也不可避免的更加困难。本文的设计便是基于多电机的协调控制系统设计，它的整体生产效率要比普通的生产工艺高得多，系统要求得同步性和稳定性也更高。

利用PLC控制变频器的控制方式非常方便，应用很广，很多地方都会用得到。本文提出的控制方式是一种基于现场总线的技术，结合了西门子PLC硬件S7-300，MM400变频器模块，HMI人机界面以及张力传感器等设备，利用MM440内嵌PID调节器，设计出来一种钢丝多电机协调控制系统。通过利用PROFIBUS总线的分布式控制的特点，并通过张力传感器的作用，实时反馈拉丝上面的张力情况，然后利用MM440变频器控制电机转速，保持相邻电机间拉丝张力的恒定，从而实现多电机的协调控制。这种控制系统能够很好、很方便的解决多电机协调联动的问题，具有更加优秀的抗干扰能力和适应能力，而且在电机运行参数的实时观察监测，人机交互等方面也有很大便利。

关键词：MM440变频器、S7-300、PROFIBUS总线、协调控制

Abstract

Drawing machine of straight into this kind of equipment is very widely used in wire drawing process.In general, the complete drawing process is composed of many sets of drum motor.More than one reel motor running at the same time, the equivalent of a single run a few times of drawing process.The working efficiency is much higher than that of the ordinary wire drawing process, therefore, it is inevitably more difficult to control.The design of this paper is based on the coordination control system design of the multi motor, its overall production efficiency is much higher than the common production process, the system requires synchronization and stability is also higher.

Through the PLC control of frequency converter control method is very convenient, application is very wide, will use a lot of places.The proposed control method is a kind of based on field bus technology, combined with the Siemens S7-300 PLC hardware, MM400 inverter module, HMI man-machine interface and tension sensor and other equipment，using the MM440 embedded PID regulator, designed a kind of steel wire motor coordination control system.By taking advantage of the characteristics of PROFIBUS bus distributed controlling, and through the effect of tension sensor, using the MM440 inverter control motor speed, maintain a constant wire tension between adjacent motor, motor coordination control.This control system can be very good, very easy to solve multi motor coordination problems, with more excellent anti interference ability and the ability to adapt, and in motor operating parameters real-time monitoring, human-computer interaction and so on also has great convenience.

Keywords: MM440 inverter, S7-300, PROFIBUS bus, coordination control

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景和意义 1

1.2.拉丝机发展历史与现状 2

1.2.1 拉丝机发展历史 2

1.2.2 拉丝机发展现状 2

1.3 本文的设计思路 4

1.4 本文章节安排 4

第二章 拉丝机及有关器件介绍 5

2.1 直进式拉丝机的工作原理 5

2.2 张力传感器介绍 6

2.3 拉丝机计米 7

2.4 拉丝模介绍 7

2.5 速度链数学模型 8

第三章 系统硬件选型和设计 10

3.1西门子PLC介绍和选型 10

3.1.1 西门子S7-300简介 10

3.1.2 PLC选型 11

3.2 MM440介绍和选型 11

3.2.1 MM440介绍 11

3.2.2 MM440选型 12

3.3 ET200介绍和选型 12

3.3.1 ET200介绍 12

3.3.2 ET200选型 13

3.4 PROFIBUS DP简介 14

3.5 拉丝机硬件设计框图 15

3.5.1 硬件总体设计结构 15

3.5.2 PROFIBUS-DP硬件结构 16

3.5.3 PLC控制电路设计 17

3.6 硬件的连接 18

3.6.1 MM440与总线的连接 18

3.6.2 MM440与电机的连接 19

3.6.3 张力传感器的连接 19

3.7 系统组态过程 20

3.7.1 组态软件介绍 20

3.7.2 主站组态的过程 22

3.7.3 从站的组态 25

3.7.4组态结果 26

第四章 系统软件部分设计 27

4.1 Wincc Flexible软件介绍 27

4.2 系统的流程图设计 27

4.3 软件程序设计 28

4.3.1 电机速度链程序 29

4.3.2 收排线电机卷径计算 29

4.3.3 左联动程序 30

4.4 部分HMI界面图 31

4.5 PID控制 33

4.5.1 PID控制介绍 33

4.5.2 PID 参数设定 34

4.5.3 PID 计算 35

第五章 总结和展望 37

参考文献 38

附录 40

附录A 40

致谢 50

1. 绪论

1.1 课题的背景和意义

直进式拉丝机是金属制品生产工序中不可缺少的设备，确切的说，是丝线拉拔生产工艺中的主要设备^[1]。时代在快速进步，经济也在高速发展，为了适应不断进步的现代化都市，市场对于金属制品的需求量会更大，尤其对金属线材产品的需求会更加迫切。现在金属线材加工行业是国内的第二金属生产加工行业，导线、数据线、电缆等金属制品的应用十分广泛。直进式拉丝机是金属线材加工行业中必不可少的机械，拉丝机从机械结构和控制系统两方面可大致分为直进式拉丝机、水箱式拉丝机、活套式拉丝机等三种。拉丝机在生产中的作用是拉伸较粗的盘条，生产出各种规格的细金属丝。由于金属种类繁多，生产所需的产品规格也会根据要求而不同，拉丝机也会对应着有多种规格类型^[2]；对于绝大部分的钢丝生产加工企业来说，不管钢材特性如何，大多都会使用直进式拉丝机来加工.本文就是针对直进式拉丝机设计控制的。