摘 要

本次研究目的是彩色钢板生产线中对工艺段、入口段和出口段的研究，通过对入口活套和出口活套的控制，来实现入口段及出口段的速度变化情况下，使得工艺段的材料钢板张力和速度不会受到影响，实现彩色钢板生产线的连续的生产线。

在本次的设计中控制活套的依据是以活套电机电流值来控制活套电机的输出转矩。通过计算张力和活套速度的补偿来计算电机需要的输出转矩，采用直接张力速度闭环控制，通过双闭环控制使得活套输出钢板的张力与速度与设定值更加接近。实物设计中，考虑相关影响活套电机的运行的因素，在活套电机控制电流计算中，计算相关的补偿电流值。为了满足生产要求，采用PID调节器，改善系统的性能。

本次设计的实现是以PLC为控制单元，变频器作为驱动单元,HMI为监控和操作面板。通过PLC编程和变频器的相关设定，实现的本次设计的实物设计仿真。

关键字：PLC，PID调节器，闭环控制

Abstract

The purpose of thesis is to study the process section, the inlet section and the export section of the color steel plate production line. Through the control of the inlet and outlet sets to realize the change of the speed of the inlet section and the export section, Material steel sheet tension and speed will not be affected to achieve a continuous production line of color steel plate production line.

In this thesis，the design of the control is based on a set of motor current value to control the output torque of live motor. The output torque of the motor is calculated by calculating the compensation of the tension and the set speed, and the tension and speed of the loopier output plate are closer to the set value by the double closed-loop control by using the direct tension speed closed-loop control. In the physical design, consider the relevant factors affecting the operation of the live motor, calculate the relevant compensation current value in the calculation of the motor current control.In order to meet the production requirements, the use of PID regulator to improve the performance of the system.

The design has used PLC as a control unit, the frequency converter as a drive unit, HMI for monitoring and operation panel. Through the PLC programming and invert-er related settings, the design achieved the design of the physical .

Key words:PLC,PID regulator, closed loop control

目 录

第1章 绪论 1

1.1项目背景 1

1.2研究目的 1

1.3项目意义 1

1.4国外研究现状 2

1.5国内研究现状和发展趋势 2

第2章 彩色钢板生产线工艺流程 3

2.1生产线的结构介绍 3

2.2彩色钢板生产线的各阶段工作任务介绍 3

2.3彩色钢板生产线的工作过程及要求 4

第3章 控制系统的方案设计 5

3.1活套的控制方案设计 5

3.1.1活套控制的原理 5

3.1.2摩擦力补偿电流计算 6

3.1.3活套中带钢张力电流值计算 6

3.1.4带钢重量补偿电流计算 7

3.1.5活套加减速力矩动态补偿电流 8

3.2张力控制方案 10

3.3速度控制方案 11

3.4.1系统结构 12

3.4.2控制系统原理介绍 13

3.5硬件的选型 15

3.5.1H2u-XP系PLC 15

3.5.2DM380系列变频器 15

3.5.3汇川公司人机界面（HMI） 16

3.5.4编码器 17

第4章 程序设计 18

4.1设计过程 18

4.2系统测试 19

结论 20

参考文献 22

附录 23

致谢 28

第1章 绪论

1.1项目背景

彩色钢板是在金属两面涂上一层有机涂层获得的一种涂层产品，是美国上世纪30年代提出的一种新型涂层产品，与当时后涂层产品相比，彩涂钢板有更快的生产的速度，更低的生产成本，和更精确的技术。之后彩涂钢板在发达国家得到了很大的发展，生产彩涂钢板的生产技术得到了很大的发展，同时生产量快速增长。

彩涂钢板的应用主要分布在建筑、家用电器及交通运输三个领域，三者消费的彩涂板量占彩涂板的使用量的百分之八十，其中建筑领域最多，约为百分之六十三。在现如今社会建筑行业的发展态势依旧相当迅速，彩涂钢板的需求量仍然需求量很高，且随着社会的经济反展，各行各业对彩色钢板的认识也不断的认可，彩色钢板的应用领域也将越来越广。在发达国家，彩色钢板的家电应用已经相当普及。。我国在彩色钢板生产应用方面正处于上升阶段，随着人民的消费的增长，我国的彩涂钢板的销量市场也是相当广阔的，发展空间也是难以估量的，所以彩色钢板生产的需求也将越来越大。与此同时对生产的发展也是促进的，对于彩色钢板的生产极技术的控制要求越来越严格的，控制的精度也越来越高，对于生产的产品的各方面的性能要求也越来越高。随着各领域彩涂板消费量的增长和应用领域的不断扩展，以及用户对其品种质量、性能要求的不断提高，彩板生产的各类新技术不断得以开发和应用，彩板的品种也逐步向着多样化和高级化的方向发展，所以研究彩色钢板的技术也将不断进行。

1.2研究目的

本次研究的目的之一在于了彩色钢板生产线的大体工艺流程及各项参数的控制，。本次所选课题研究的重点部分是多电机协同控制系统，在整个生产工艺过程中重点是把系统简化为对3个电机的速度同步，每个电机分别代表入口段，工艺段和出口段，通过3个电机间的速度同步和张力控制来实现控制要求

1.3项目意义

彩色钢板生产线是在已加工好的钢板上进行染色，来用到各种社会需要中，而简单的人工或单一的去涂色彩，则会耗费大量的人力和物力，所以进行集中的彩色钢板生产，然后在出售给所需的部门，快速集中的批量生产，可以极大的供应社会生产对彩色钢板的需求，同时节省人力物力。其中彩色钢板进行自动化控制，可以极大的提高生产速度，同时将人从危险劳累的生产线上解救出来。

本设计注重生产线的各阶段的速度匹配，实现彩色钢板生产线的不间断运行，极大的提高啦生产的效率，况且对于生产线中的张力和速度都有严格的监控，反馈模块，对于生产的质量也是极大的改善。

1.4国外研究现状

1927年在美国，彩涂板生产技术诞生。自20世纪60年代以来，彩涂钢板得到了建筑行业认可，在建筑行业得到了大量的应用，彩涂板的生产在发达国家得以迅速发展，在美国发展最为迅速。当时仅美国就有九十条生产线，年产两高达五十万吨。