1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 测控技术与仪器 班级学号： 测控 0702 班 - 20 学生姓名： 卢富志 指导教师： 张思祥 教授 二一一年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计焊接冷却水的温度控制Welding of cooling water temperature control专业班级：测控 0702 班学生姓名：卢富志指导教师：张思祥 教授学 院：自动化与电气工程学院2011 年 6 月摘 要不锈钢复合板是一种以碳钢为基材，不锈钢等钢材为副材，两种金属经滚焊成型的高效节能材料。
2、它的主要特点是碳钢和不锈钢形成牢固的冶金结合，可以进行热压、冷弯、切割、焊接等各种加工，有良好的工艺性能，材质和厚度可以自由组合，满足不同用户的需要。它充分发挥两种材料特性优势，即具有不锈钢的耐腐蚀，耐磨性，抗磁性，豪华性和装饰性；又具有碳钢良好的可焊性，成型性，拉延性和导热性，因而它是一种多功能材料。同时由于它可节约镍铬合金，可降低成本，价格低廉，作为一种资源节约型的产品，减少贵重金属的消耗，大幅度降低工程造价，实现低成本和高性能的完美结合。因而已经被广泛应用于石油、化工、盐业、水利电力等行业，用于取代全不锈钢，具有巨大的社会经济效益。本论文主要研究两种金属经滚焊过程中冷却水温度的控制。当冷
3、却水的实际温度产生变化时，装置通过温度检测单元将测出的温度信号转换成电信号，经A/D 转换，送至 PLC,经过 PID 控制算法计算后由 D/A 单元输出给变频器。变频器再通过输出不同的电压及频率来控制给水泵的转速，从而改变给水泵的供水量。关键词：Pt100 温度传感器；PLC；MM440 变频器；水泵ABSTRACTStainless steel composite board is a kind of carbon steel as base material, stainless steel as vice material, welding the two metals by roll
4、 forming energy-efficient materials.Its main feature is the Metallurgical bond of solid carbon steel and stainless steel, metallurgical bonding can be hot, cold, cutting, welding and other processing, a good process performance, material and thickness can be freely combined, to meet the needs of dif
5、ferent users. It features full advantage of the two materials, which have stainless steel corrosion resistance, wear resistance, anti-magnetic, luxury and decoration; but also has good weld ability of carbon steel, molding, drawing ductility and thermal conductivity, so it is a multifunctional mater
6、ial. And because it can save nickel-chromium alloy, can reduce costs, low prices, as a resource-saving products, to reduce the consumption of precious metals, a significant reduction in project cost, to achieve the perfect combination of low cost and high performance. Which has been widely used in p
7、etroleum, chemical, salt, water conservancy and electric power industries, to replace stainless steel, with great social and economic benefits.In this thesis, two types of metal by roll welding process of the cooling water temperature control. When the actual temperature of cooling water generation
8、changes, the device will transform the temperature signals into electrical signals by the temperature detection unit ,by the A / D conversion, sent to the PLC, through the PID control algorithm then through the D / A output to the inverter unit Device. Inverter to control the feed pump speed through
9、 the output of different voltage and frequency , thus changing the water supply to the pump.Key Words：Pt100 temperature sensor ；PLC；MM440 transducer； the pump目 录 1 绪论 .11.1 焊接温度控制的发展、现状及趋势 .11.2 本设计研究的目的和意义 .11.3 本文研究的主要内容 .12 温度控制系统的工作原理及总体设计方案 .42.1 焊接冷却水温度控制系统的工作原理 .42.2 冷却水温度控制系统的总体设计方案 .43 冷却水温
10、度控制系统的硬件电路的设计 .63.1 检测单元的设计 .63.1.1 温度传感器的选择 .63.2 主控单元的设计 .133.2.1 PLC 的特点 .133.2.2 PLC 的硬件系统组成 .163.2.3 PLC 工作的全过程分为三部分 .173.2.4 PLC 的外部结构及各部件的作用 .183.3 执行原件的设计 .233.3.1 变频调速技术的特点及应用 .233.3.2 变频器的原理与控制及选型 .243.3.3 变频器的外部配置及应注意的问题 .273.3.4 风机、水泵采用变频控制的优势 .283.3.5 离心式水泵的组成及工作原理 .303.3.6 离心泵的相关参数的分析及
11、计算 .303.3.7 水泵台数的确定原则 .363.4 PLC 与变频器的通信 .373.4.1PLC 与计算机、上位 PLC 的通信 .373.4.4 用 S7200 实现 PID 控制 .444 冷却水温度控制系统的软件设计 .474.1 WINCC 的性能特点 .474.1.1 WinCC 简介 .474.1.2 WinCC 的性能特点 .474.1.3 WinCC V6.0 的新增功能 .484.2S7-200 系列 PLC 与 WINCC 组态软件的通信 .504.2.1 通过 Profibus 协议进行通信的实现 .504.2.2 通过 PPI 协议进行通信的实现 .514.2.
12、3 通信实例研究和实现 .52结 论 .56参考文献 .58致 谢 .60天津职业技术师范大学 2011 届本科生毕业设计11 绪论1.1 焊接温度控制的发展、现状及趋势焊接温度的检测无论何种控温系统，焊接温度的实时检测是一个重要而又困难的问题。由于焊管以每分几十米的速度运动，用热电偶等接触测温手段已不可能，但可根据焊管的辐射能量测定其温度。辐射测温应用在焊管上也有许多技术困难，首先是被测目标太小(焊缝宽度只有几毫米)，难以覆盖测温仪探头视场;其二是环境恶劣，高温焊接过程产生的水蒸气、CO 及 CO2 都会干扰辐射能量的传输，飞溅的火花则可能造成测温装置示值的突跳，焊管表面覆盖的水层造成辐射电
13、磁波的散射和吸收，高频强磁场也会形成对测温仪的干扰；其三是焊管直径的不同使测温探头到被测目标的距离发生变化，影响测温精度;其四是几乎所有的传感器参数都受环境温度的影响，有的还很严重(如硅光电池)。1.2 本设计研究的目的和意义不锈钢复合板是一种以碳钢为基材，不锈钢等钢材为副材，两种金属经滚焊成型的高效节能材料。它的主要特点是碳钢和不锈钢形成牢固的冶金结合，可以进行热压、冷弯、切割、焊接等各种加工，有良好的工艺性能，材质和厚度可以自由组合，满足不同用户的需要。它充分发挥两种材料特性优势，即具有不锈钢的耐腐蚀，耐磨性，抗磁性，豪华性和装饰性；又具有碳钢良好的可焊性，成型性，拉延性和导热性，因而它是
14、一种多功能材料。同时由于它可节约镍铬合金，可降低成本，价格低廉，作为一种资源节约型的产品，减少贵重金属的小号，大幅度降低工程造价，实现低成本和高性能的完美结合。因而已经被广泛应用于石油、化工、盐业、水利电力等行业，用于取代全不锈钢，具有巨大的社会经济效益。1.3 本文研究的主要内容本文主要从焊接温度检测出发，论述了如何将检测到的冷却水的温度转换为给水泵的实时调节的设计思路、基本原理、各个功能模块的选择和应用以及各个功能模块之间的联系方式。同时给出了设计过程中使用到的硬件电路图和流程图等。主要完成的工作有：对目前市场上各类焊接温度控制系统的发展状况进行了解，制定出合理的设计方案。根据所制定的方案
15、，明确设计思路，给出温控系统的主要结构框架图并对每个模块进行仔细的研究，完成各部分的硬件电路设计与流程图的编写。天津职业技术师范大学 2011 届本科生毕业设计2图 1-1 金属复合板生产方法图 1-2 爆炸复合工艺不锈钢复合板的生产方法：在不锈钢复合板的生产和制备方法中,爆炸焊接热轧法和钎焊连接热轧法比较成熟,已得到普遍应用,但具有很大的局限性。反向凝固法和电磁连铸法具有很强优势,但工艺还不成熟,有待进一步深入研究。金属复合板材生产技术综述。图 1-3 反向凝固法制备不锈钢复合板工艺天津职业技术师范大学 2011 届本科生毕业设计3图 1-4 多层喷射沉积复合工艺图 1-5 电磁连铸复合工艺
