自动化生产线实训典型案例教程

本书根据自动化专业“中国工程教育专业认证”“新工科建设”等需求编写而成，旨在培养学生解决冶金自动化领域复杂工程问题的能力，满足国家未来战略对高端复合型工程创新人才的需求。同时根据《高等学校课程思政建设指导纲要》要求，将学生解决复杂工程问题中的非技术因素与课程思政知识点相结合，提升学生的综合素质，系统全面地培养具有过硬本领和勇于担当的新时代很好工程师。全书共5章，各章节均按照工程项目标准开发流程，分类介绍冶金企业生产过程典型环节智能制造系统的设计与实现方法，包括实训项目的生产工艺简介、系统需求分析、总体方案设计、软硬件平台搭建、控制系统各主要模块的设计、系统集成与调试等。
本书方便读者快速了解冶金行业典型生产过程的工艺知识，熟悉这些过程常用的控制算法，掌握智能制造系统的设计与实现方法，可作为自动化、电子信息工程、测控技术与仪器、智能科学与技术等专业本科生的教材，也可作为相关工程技术人员、教师和科研人员的参考书。

第1章 冶金工业加热炉燃烧智能控制系统设计实训1
1.1 生产工艺简介3
1.2 系统需求分析6
1.2.1 功能要求6
1.2.2 技术指标7
1.3 总体方案设计8
1.3.1 系统总体架构8
1.3.2 功能模块划分10
1.4 详细方案设计与实现11
1.4.1 软硬件平台搭建11
1.4.2 炉前钢坯规格检测模块设计13
1.4.3 钢坯号识别模块设计18
1.4.4 炉温闭环控制模块设计22
1.4.5 炉温优化设定模块设计28
1.5 系统集成与调试42
1.5.1 人机交互界面设计42
1.5.2 系统调试与应用44
本章小结46
思考题46
第2章 带钢热连轧液压活套控制系统设计实训47
2.1 生产工艺简介48
2.1.1 带钢热连轧生产工艺48
2.1.2 张力的作用50
2.1.3 活套系统控制工艺51
2.2 系统需求分析53
2.2.1 特性分析53
2.2.2 性能指标分析55
2.3 总体方案设计55
2.3.1 活套系统控制原理55
2.3.2 虚拟仿真平台整体方案设计61
2.4 详细方案设计与实现62
2.4.1 液压活套控制系统模型62
2.4.2 液压活套系统PID控制70
2.4.3 液压活套系统智能控制74
2.4.4 液压活套系统解耦控制82
2.5 系统集成与调试85
2.5.1 人机交互界面设计85
2.5.2 系统操作流程86
本章小结87
思考题87
第3章 带钢热连轧卷取-打捆-喷印-入库一体化控制系统设计实训88
3.1 生产工艺简介89
3.1.1 热连轧生产工艺89
3.1.2 系统硬件框架90
3.1.3 系统工作流程92
3.1.4 气动技术的应用93
3.2 系统需求分析94
3.2.1 实训任务分析94
3.2.2 功能需求分析95
3.2.3 生产效率需求分析96
3.2.4 对象特性分析97
3.2.5 工艺流程需求分析97
3.2.6 系统安全需求分析98
3.3 总体方案设计99
3.4 详细方案设计与实现100
3.4.1 软硬件平台搭建100
3.4.2 卷取模块设计111
3.4.3 打捆模块设计113
3.4.4 喷印模块设计115
3.4.5 入库模块设计116
3.4.6 总控模块设计119
3.5 系统集成与调试122
3.5.1 人机交互界面设计122
3.5.2 人机交互界面安装及系统连接126
3.5.3 气路连接及调整131
3.5.4 系统操作说明131
3.5.5 系统运行效果132
3.5.6 实训过程分析133
本章小结134
思考题134
第4章 矿山胶带运输生产智能检测系统设计实训135
4.1 生产工艺简介137
4.2 系统需求分析137
4.2.1 胶带输送机结构分析137
4.2.2 故障机理分析138
4.2.3 系统功能分析139
4.3 总体方案设计140
4.4 详细方案设计与实现141
4.4.1 图像边缘处理装置设计141
4.4.2 胶带跑偏检测模块设计144
4.4.3 胶带纵向撕裂检测模块设计149
4.4.4 胶带表面裂纹检测模块设计154
4.4.5 胶带输送矿石大块检测模块设计158
4.4.6 胶带托辊温度监测和报警模块设计168
4.5 系统集成与实现173
4.5.1 人机交互界面设计173
4.5.2 系统功能模块集成174
4.5.3 系统功能实现174
本章小结176
思考题176
第5章 铝电解生产线数据采集系统设计实训178
5.1 生产工艺简介180
5.2 系统需求分析183
5.2.1 功能要求183
5.2.2 技术指标184
5.3 总体方案设计185
5.4 详细方案设计与实现187
5.4.1 软硬件平台搭建187
5.4.2 信号汇集智能网关设计189
5.4.3 槽电压采集模块设计205
5.4.4 阳极导杆电流采集模块设计212
5.4.5 氧化铝浓度采集模块设计221
5.5 系统集成与调试228
5.5.1 人机交互界面设计228
5.5.2 系统测试228
本章小结229
思考题230
参考文献231