碳纖維原絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、碳纖維是一種重要的高性能纖維材料，優(yōu)質的聚丙烯腈(PAN)原絲是制備高性能碳纖維的關鍵。PAN原絲生產(chǎn)工藝流程長，過程復雜，控制參數(shù)多且精度要求高。本文針對當前我國碳纖維原絲產(chǎn)業(yè)的狀況和發(fā)展需要，設計開發(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)工藝的要求設計了控制系統(tǒng)的總體結構，上位機選用普通PC，可編程邏輯控制器(PLC)控制系統(tǒng)選用德國倍福(Beckhoff)公司自動化產(chǎn)品，應用軟PLC技術實現(xiàn)對生產(chǎn)

2、工藝中的溫度、壓力、流量和速度等參數(shù)進行控制，并采取-系列的抗干擾措施來保證現(xiàn)場設備和控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。
　　 上位機軟件以Microsoft.Net為開發(fā)平臺，Visual C＃作為編程語言，利用Beckhoff提供的動態(tài)鏈接庫(Dynamic Link Library，DLL)完成上位機和PLC之間的通訊。上位機軟件能完成參數(shù)的保存、查詢、修改和打印等工作。
　　 PLC控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，方便系統(tǒng)的升

3、級和維護。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)既可外部手動輸入，也可以通過系統(tǒng)自整定得到，具有升溫速度快，控制精度高的特點；牽伸控制采用先進的伺服電機調速取代傳統(tǒng)的步進電機調速和變頻調速，具有調節(jié)更靈活、控制精度更高和噪聲更低等優(yōu)點。
　　 根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(Artificial Neural Networks，ANN)技術，采用誤差反向傳播(Back Propagat

4、ion，BP)算法，利用Matlab軟件編程，建立了原絲性能預測BP神經(jīng)網(wǎng)絡。原絲性能預測BP神經(jīng)網(wǎng)絡隱含層數(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)絡檢驗結果表明，原絲性能預測值與實測值的相對誤差不到3％，網(wǎng)絡具有良好的擬合性。
　　 系統(tǒng)已于2009年底在合作單位投入使用，現(xiàn)場運行結果表明：系統(tǒng)設計合理，控制精度高，傳動平穩(wěn)，具有良好的人機界面，功能完善，運行穩(wěn)定，該生產(chǎn)線制備的PAN原絲性能優(yōu)異，達到了設計要求