碳纖維原絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、碳纖維是一種重要的高性能纖維材料，優(yōu)質(zhì)的聚丙烯腈(PAN)原絲是制備高性能碳纖維的關(guān)鍵。PAN原絲生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，過(guò)程復(fù)雜，控制參數(shù)多且精度要求高。本文針對(duì)當(dāng)前我國(guó)碳纖維原絲產(chǎn)業(yè)的狀況和發(fā)展需要，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套新型的碳纖維原絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。
　　 根據(jù)PAN原絲生產(chǎn)工藝的要求設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，上位機(jī)選用普通PC，可編程邏輯控制器(PLC)控制系統(tǒng)選用德國(guó)倍福(Beckhoff)公司自動(dòng)化產(chǎn)品，應(yīng)用軟PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)

2、工藝中的溫度、壓力、流量和速度等參數(shù)進(jìn)行控制，并采取-系列的抗干擾措施來(lái)保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 上位機(jī)軟件以Microsoft.Net為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，Visual C＃作為編程語(yǔ)言，利用Beckhoff提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(Dynamic Link Library，DLL)完成上位機(jī)和PLC之間的通訊。上位機(jī)軟件能完成參數(shù)的保存、查詢、修改和打印等工作。
　　 PLC控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)的升

3、級(jí)和維護(hù)。系統(tǒng)具有溫度控制、牽伸控制、壓力控制、流量控制等功能。其中溫度控制采用PID控制策略，PID參數(shù)既可外部手動(dòng)輸入，也可以通過(guò)系統(tǒng)自整定得到，具有升溫速度快，控制精度高的特點(diǎn)；牽伸控制采用先進(jìn)的伺服電機(jī)調(diào)速取代傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速和變頻調(diào)速，具有調(diào)節(jié)更靈活、控制精度更高和噪聲更低等優(yōu)點(diǎn)。
　　 根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Networks，ANN)技術(shù)，采用誤差反向傳播(Back Propagat

4、ion，BP)算法，利用Matlab軟件編程，建立了原絲性能預(yù)測(cè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。原絲性能預(yù)測(cè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層數(shù)為1，輸入量為原絲生產(chǎn)工藝參數(shù)，輸出量為原絲性能。網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)結(jié)果表明，原絲性能預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差不到3％，網(wǎng)絡(luò)具有良好的擬合性。
　　 系統(tǒng)已于2009年底在合作單位投入使用，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明：系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，控制精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)，具有良好的人機(jī)界面，功能完善，運(yùn)行穩(wěn)定，該生產(chǎn)線制備的PAN原絲性能優(yōu)異，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求