基于CompactLogix的太陽能EVA膠膜生產(chǎn)線張力控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

【摘要】：太陽能EVA膠膜是太陽能光伏電池生產(chǎn)中的一種重要原料,主要用來封裝太陽能電池板,太陽能EVA膠膜的質(zhì)量影響著太陽能電池的壽命和太陽能的轉(zhuǎn)換效率,而合適的張力控制能夠保證太陽能EVA膠膜具有良好的收縮率,滿足太陽能電池封裝的要求。在太陽能EVA膠膜生產(chǎn)中,張力控制在其生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵作用。然而由于張力系統(tǒng)的時變、非線性等特性,給EVA膠膜生產(chǎn)帶來了困難。本文以某企業(yè)EVA膠膜生產(chǎn)線控制系統(tǒng)為對象,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對張力控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),使其滿足企業(yè)生產(chǎn)要求。 首先,本文介紹了張力控制的基本思想。其中分析了控制EVA膠膜張力的重要性,解釋張力產(chǎn)生原因?qū)VA膠膜產(chǎn)品的影響;接著介紹了張力控制方式以及常見的張力傳感器,根據(jù)有無檢測張力的傳感器可以將張力控制分為閉環(huán)張力控制和開環(huán)張力控制;另外對張力控制的常見執(zhí)行元件進(jìn)行了介紹;由于實(shí)時卷徑對收放卷的張力控制具有重要影響,本文還分析了常見的卷徑計(jì)算方法,并用于該張力控制系統(tǒng)中。 其次,本文介紹了太陽能EVA膠膜生產(chǎn)線的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及電氣控制系統(tǒng)的軟硬件組成。根據(jù)生產(chǎn)膠膜的機(jī)械結(jié)構(gòu),將生產(chǎn)線分為擠出部分、流延站、零張力臺以及卷繞部分,并設(shè)計(jì)合適的張力控制方式。控制系統(tǒng)選用Rockwell公司的可編程自動控制器(PAC) CompactLogix 1768-L43S控制器,通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)連接變頻驅(qū)動器(VFD) PowerFlex755、遠(yuǎn)程Point IO模塊以及HMI,構(gòu)成了太陽能EVA膠膜生產(chǎn)線的控制結(jié)構(gòu),并介紹了系統(tǒng)的軟件組成。 最后,在前面分析的基礎(chǔ)上,給出了流延站、零張力臺以及卷繞站的張力控制實(shí)現(xiàn)方式,并給出了實(shí)時趨勢。分析了常用的PID算法不能克服張力系統(tǒng)時變非線性的特點(diǎn),提出了增益可改變PI控制算法,并用作閉環(huán)張力控制策略中的張力控制器,進(jìn)行Matlab仿真,獲得較好的效果,具有較好的自適應(yīng)能力。 【關(guān)鍵詞】：張力控制 PID控制 變頻器 PAC
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP273.5;TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 太陽能EVA 膠膜張力控制的特點(diǎn)13-14
• 1.3 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r15-16
• 1.4 本文的研究目的和主要內(nèi)容16-18
• 第二章 張力控制系統(tǒng)基本原理18-32
• 2.1 控制膠膜張力的重要性18
• 2.2 張力產(chǎn)生的原因18-20
• 2.3 張力控制系統(tǒng)介紹20-23
• 2.3.1 張力區(qū)的劃分20-21
• 2.3.2 張力控制策略21-23
• 2.4 張力測量傳感器23-25
• 2.4.1 跳舞輥23-24
• 2.4.2 張力輥24
• 2.4.3 Loop 傳感器24-25
• 2.5 表面收卷25-26
• 2.6 張力系統(tǒng)的執(zhí)行元件26-28
• 2.7 卷徑計(jì)算28-31
• 2.7.1 超聲波測量卷徑28-29
• 2.7.2 電位計(jì)測量卷徑29
• 2.7.3 厚度疊加計(jì)算卷徑29-30
• 2.7.4 編碼器測量卷徑30-31
• 2.8 本章小結(jié)31-32
• 第三章 生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)及張力系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 太陽能EVA 膠膜生產(chǎn)線整體結(jié)構(gòu)32-34
• 3.2.1 擠出機(jī)部分33-34
• 3.2.2 張力控制環(huán)節(jié)34
• 3.3 張力系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)34-38
• 3.3.1 流延部分35-36
• 3.3.2 零張力臺36
• 3.3.3 卷繞部分36-38
• 3.4 電機(jī)選型38-40
• 第四章 張力控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 PLC 硬件構(gòu)成40-48
• 4.2.1 CompactLogix 系統(tǒng)介紹41-43
• 4.2.2 Point IO 模塊介紹43-46
• 4.2.3 PowerFlex 755 變頻器46
• 4.2.4 PanelView Plus 6 觸摸屏46-47
• 4.2.5 Ethernet/IP 以太網(wǎng)47-48
• 4.3 PLC 軟件構(gòu)成48-55
• 4.3.1 RSLogix 5000 梯形圖控制邏輯48-52
• 4.3.2 變頻器配置文件52-53
• 4.3.3 HMI 項(xiàng)目53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 張力控制算法研究與應(yīng)用56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 張力系統(tǒng)的動態(tài)分析56-58
• 5.3 PowerFlex 755 的調(diào)速性能整定58-60
• 5.4 太陽能EVA 膠膜生產(chǎn)線張力控制的應(yīng)用60-65
• 5.4.1 速度開環(huán)張力控制60-61
• 5.4.2 速度模式位置控制61-62
• 5.4.3 速度模式張力控制62-63
• 5.4.4 轉(zhuǎn)矩控制63-65
• 5.5 張力控制PID 算法研究65-67
• 5.6 基于增益可改變PI 算法的張力控制仿真67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 工作總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間已錄用的論文75

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