2.3钢轨轮方案设计 10

2.3.1钢轨轮设计要求 10

2.3.2钢轨轮设计与选材 10

2.4养护窑蒸汽系统设计 11

2.4.1蒸汽养护原理 11

2.4.2养护窖内部蒸汽管路方案设计 12

2.5养护窑内部保温结构设计与选材 14

2.5.1窑墙结构设计与选材 14

2.5.2中间和底部保温隔板选材 15

2.6蒸汽系统各管件尺寸计算 16

2.6.1概述 16

2.6.2管件尺寸选定 17

2.6.3各管件尺寸计算 19

第三章 立体养护窑关键件有限元分析 21

3.1窑体受压有限元分析 21

3.1.1窑体静力学分析 21

3.1.2窑体有限元分析结果 22

3.2钢轨轮压弯有限元分析 24

3.2.1钢滚轮静力学分析 24

3.2.2钢滚轮有限元分析结果 24

第四章 温度控制系统方案设计 26

4.1立体养护窑温度控制系统方案设计 26

4.2传感器的选型 27

4.3PLC的选型与硬件配置 27

4.3.1PLC选型 27

4.3.2CPU的选择 28

4.3.3模拟量模块选择 28

4.4输入输出地址分配表 30

4.5内存变量分配表 31

4.6PID控制系统设计 31

4.6.1PID控制算法 31

4.6.2PID在PLC中的回路指令 33

4.6.3PID参数整定 34

第五章 温度控制系统软件设计与开发 36

5.1程序设计流程图 36

5.2关键程序说明 38

5.2.1初次上电 38

5.2.2启动/停止程序 39

5.2.3养护时间计时程序 40

5.2.4温度控制系统子程序 40

5.2.5温度控制系统中断程序 41

5.3PLC程序仿真 42

5.4PLC程序STL语句表 43

5.5上位机组态监控 43

5.5.1人机监控界面组态 43

5.5.2上位机外部通信 45

5.5.3Web发布 46

5.5.4设置用户 46

5.5.5控制系统变量定义 47

5.6组态软件仿真运行 48

结论与展望 46

致谢 47

参考文献 52

附录一 54

附录二 57

第一章 绪论

1.1课题背景

本课题的研究根据的是江苏汤辰机械有限公司与江苏科技大学合作的项目，即设计一条用于混凝土叠合楼板制造的自动化生产线。本课题属于其中生产线立体养护窑的设计与开发。

养护窑在整个生产线的作用是将浇筑振荡成型的叠合楼板半成品进行蒸汽养护，使其达到所要求的硬度指标，缩短整个叠合楼板生产周期,具体生产流程如图1-1所示。混凝土叠合楼板在立体养护窑中的养护过程，大致可分为预养阶段、升温阶段、恒温阶段和降温阶段[1]四个阶段，图1-2为叠合楼板温度和养护时间曲线图。

叠合楼板在养护窑内的静养阶段通过自身的水化反应获取一定的初始强度。当向窑通入高温饱和水蒸气时，养护温度快速上升，叠合楼板水化反应加快，内部结构发生急剧变化。当养护温度达到水化反应的最近温度是，进入养护的恒温阶段，叠合楼板吸收大量热量，加快水化反应的速率，提高叠合楼板内外部的强度。降温阶段，养护窑内不在通入水蒸气，窑内温度开始下降[1]。

在叠合楼板生产线这一连续生产工艺出现后，湿热养护不能适应连续生产要求的问题便显现出来，主要问题是构件进出养护窑时，湿热空气进入主生产区域，在养护窑的窑顶出现水蒸气冷凝现象；此外，当温度达到44.4℃时，窑内的蒸汽处于饱和状态，出现冷凝现象，养护窑内就像“下雨”一样，水珠落在构件的表面，腐蚀养护窑内的金属装置[1]。在国外应用于生产线的热养护方式是干热养护，养护时构件或者不与热介质直接接触加热，或者用低湿介质升温加热，此种方法可以从根本上解决在叠合楼板在连续生产中湿热养护所遇到的问题[1]。

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

本课题的研究内容是叠合楼板生产线上养护窑设计与开发。第一章主要对课题的背景和国内外的现状进行有关文献和资料的的收集和分析。第二章和第三章主要对现有的立体养护窑的方案原理分析，进行养护窑结构方案优化设计，并对其中关键零部件进行有限元分析，校验其强度是否满足工程实践的要求。第四章通过分析叠合楼板生产线养护窑温度控制工作原理进行温度控制系统方案设计，完成控制系统的硬件选型。第五章描述的是控制系统的关键技术的开发，运用PLC编程软件进行控制系统的程序编制，并且对控制系统进行人机界面的开发，模拟对养护窑实践生产过程的实时监控。本文设计和开发的自动控制系统能完成：