Low-E玻璃生产线集散控制系统

论文摘要

近年来,随着我国建筑业蓬勃发展和节能减排理念的深入人心,Low-E玻璃以其良好的建筑物节能效果,成为市场的宠儿,需求量巨大。真空磁控溅射镀膜生产线作为目前主流的Low-E玻璃生产设备,在国内拥有广阔的应用和发展空间。长期以来,国内的Low-E玻璃真空磁控溅射镀膜生产线主要依赖进口,这极大地增加了企业的运营成本,限制了Low-E玻璃的市场前景。在深入研究真空磁控溅射镀膜工艺特点的基础上,分析了镀膜生产线的结构特点和工作流程,针对磁控溅射法镀膜生产线设备种类数量众多、控制逻辑复杂、受控参数众多、电磁环境复杂等特点,研究了基于DCS框架的Low-E玻璃生产线控制系统,主要研究内容如下：1.研究Low-E玻璃镀膜生产线真空抽气系统,研究了三级泵的组合抽气单元,给出了其电气控制回路和控制程序流程图,并分析了真空状态检测设备。分析了常用直流和中频交流溅射电源的结构和工作原理。设计了工艺气体流量控制系统和反应溅射的气体放电PEM监控系统。2.依据Low-E玻璃镀膜生产线的结构特点,设计了生产线传动系统控制系统,给出了控制网络拓扑结构,采用永磁同步伺服系统构建现场工位传动系统,分析了其矢量控制策略。针对玻璃在不同工位间传送对电机同步性能的要求,采用主从耦合矢量控制方法,实现了双电机的精确同步运行。3.通过对整个镀膜生产线的分析,设计了基于双S7-416 PLC控制核心的镀膜生产线集散控制系统,在模块化思想指导下使用STEP 7 V5.4软件平台编制下位控制程序。在WinCC监控系统开发环境下设计了镀膜生产线DCS人机界面,实时、准确地掌控各种工况信息,实现Low-E玻璃生产过程的自动化和可视化运行。生产实践表明,整个镀膜生产线控制系统功能完备、工作可靠、维护简便,且开放性强,方便系统改造和升级,到达了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 Low-E玻璃特点和生产工艺
• 1.2 磁控溅射法生产线结构及DCS发展状况
• 1.3 论文的主要内容和结构安排
• 第二章 生产线工艺过程控制系统
• 2.1 真空环境控制系统
• 2.1.1 真空环境控制系统结构
• 2.1.2 泵组控制策略
• 2.2 溅射过程控制系统
• 2.2.1 磁控溅射电源控制
• 2.2.2 气体流量控制
• 2.2.3 气体放电控制
• 2.3 本章小结
• 第三章 生产线伺服传动控制系统
• 3.1 控制要求及网络结构
• 3.1.1 系统控制要求
• 3.1.2 控制系统网络结构
• 3.2 工位传动系统基本结构及工作原理
• 3.3 永磁同步伺服系统原理和设计
• 3.3.1 永磁同步伺服系统选型
• 3.3.2 SVPWM空间矢量调制技术
• 3.3.3 永磁同步电机矢量控制系统数学模型
• 3.3.4 永磁同步伺服系统调节器
• 3.4 双电机同步控制策略
• 3.4.1 双电机同步控制方法
• 3.4.2 双电机主从耦合同步控制策略仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 生产线集散控制系统总体设计
• 4.1 生产线DCS控制要求
• 4.2 生产线DCS硬件结构
• 4.2.1 DCS主要控制设备
• 4.2.2 DCS现场总线技术
• 4.2.3 生产线DCS网络拓扑结构
• 4.3 DCS下位控制程序设计
• 4.3.1 双CPU主程序
• 4.3.2 玻璃组长计算及分组程序
• 4.4 生产线DCS上位人机界面
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文