本文關(guān)鍵詞： 控制器 半物理仿真 OPC通訊 監(jiān)控系統(tǒng) Simulink模型　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著國內(nèi)外巧克力市場的不斷擴(kuò)大,具有高度自動化的巧克力碾磨設(shè)備的需求也日益增加,以往的五輥精磨機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)過程都必須結(jié)合被控對象實物來完成,因此造成了實物樣機(jī)與控制系統(tǒng)開發(fā)不協(xié)調(diào),延長了整機(jī)的開發(fā)周期。針對這一問題,將半物理仿真技術(shù)引入到五輥精磨機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)過程中,使得控制系統(tǒng)設(shè)計可以脫離實物樣機(jī)進(jìn)行性能測試,從而實現(xiàn)縮短研發(fā)周期的目的。本文構(gòu)建了基于西門子S7-200PLC的五輥精磨機(jī)控制器半物理仿真平臺,控制器以PLC實物形式引入到半物理仿真平臺中,利用MATLAB\Simulink搭建五輥精磨機(jī)主要工作部分的仿真模型,通過上位機(jī)WinCC7.0實現(xiàn)對半物理仿真平臺的監(jiān)控。針對模塊間實時數(shù)據(jù)傳輸問題,提出了基于OPC技術(shù)的實時通訊方案,實現(xiàn)了閉環(huán)半物理仿真回路。根據(jù)撓曲變形理論研究了五輥精磨機(jī)磨輥工作變形情況,建立磨輥撓曲變形數(shù)學(xué)模型,并利用有限元分析軟件ANSYS對模型的正確性進(jìn)行驗證。根據(jù)傳熱理論建立了磨輥溫度場模型,解決了半物理仿真平臺中對磨輥輥溫監(jiān)測的問題,利用SimHydraulic實現(xiàn)了對液壓加載系統(tǒng)仿真模型的建立,并用等效替代的方法模擬了液壓負(fù)載,同時設(shè)計了測量回路,實現(xiàn)對壓力的實時監(jiān)測。根據(jù)晶閘管調(diào)壓理論和自耦變壓理論分別設(shè)計了交流電機(jī)軟啟動和降壓啟動仿真模型,實現(xiàn)了對交流電機(jī)不同啟動方式的模擬仿真,完善了整個半物理仿真平臺。論文的最后完成了控制器半物理仿真平臺的測試工作,解決了部分模型不準(zhǔn)確以及仿真速度過慢等一系列問題,并針對實時趨勢圖作出分析,得到一般結(jié)論,為五輥精磨機(jī)的設(shè)計提供參考依據(jù)。本文所做的研究是對半物理仿真技術(shù)應(yīng)用在食品加工工業(yè)的一次有益的探索,對提升食品機(jī)械自動化水平有著一定的積極促進(jìn)作用。
[Abstract]:With the constant expansion of chocolate market at home and abroad, the demand for chocolate grinding equipment with high automation is also increasing day by day. In the past, the development process of control system of five-roll fine mill must be completed by combining the controlled object. As a result, the development of physical prototype and control system is not coordinated, and the development period of the whole machine is prolonged. In order to solve this problem, the semi-physical simulation technology is introduced into the development process of the control system of the five-roll fine mill. The design of the control system can be separated from the physical prototype for performance testing, so as to shorten the research and development cycle. In this paper, a semi-physical simulation platform for the controller of the five-roll fine mill based on Siemens S7-200 PLC is constructed. The controller is introduced into the semi-physical simulation platform in the form of PLC, using MATLAB\ Simulink to build the simulation model of the main working part of the five-roll grinding machine, and the monitoring of the semi-physical simulation platform is realized through the upper computer WinCC7.0. Aiming at the problem of real-time data transmission between modules, the controller is introduced into the semi-physical simulation platform. A real-time communication scheme based on OPC technology is proposed to realize the closed-loop semi-physical simulation loop. According to the flexural deformation theory, the working deformation of the grinding roll of the five-roll finishing mill is studied, and the mathematical model of the bending deformation of the grinding roll is established. The correctness of the model is verified by the finite element analysis software ANSYS. According to the heat transfer theory, the model of roller temperature field is established, and the problem of roller temperature monitoring in semi-physical simulation platform is solved. The simulation model of hydraulic loading system is established by SimHydraulic, the hydraulic load is simulated by equivalent substitution method, and the measuring circuit is designed. According to the thyristor voltage regulation theory and the autocoupling voltage theory, the simulation models of AC motor soft start and step-down start are designed, and the simulation of different starting modes of AC motor is realized. Finally, the testing work of the controller semi-physical simulation platform is completed, and a series of problems such as partial model inaccuracy and slow simulation speed are solved, and the real-time trend diagram is analyzed. A general conclusion is obtained, which provides a reference for the design of a five-roller grinding machine. The research done in this paper is a useful exploration for the application of semi-physical simulation technology in food processing industry. To improve the level of food machinery automation has a certain positive role in promoting.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS203;TP273

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本文編號：1555711