《自动配料控制系统及其算法研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动配料控制系统及其算法研究（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太原理工大学 硕士学位论文 自动配料控制系统及其算法研究 姓名：卫洁琼 申请学位级别：硕士 专业： 指导教师：李铁鹰 20100401 太原理工大学硕士研究生学位论文 I 自动配料控制系统及其算法研究 摘 要 随着工厂企业规模的不断扩大和发展，自动配料控制系统经历了长足 的发展。配料生产系统是一种将多种原料按照一定比例混合在一起，进行 加工生产出某种产品的过程。其中，配料是生产中必不可少的关键环节， 配料的精确与否对产品的质量有着重要的影响。随着信息技术和自动控制 技术的不断发展，新一代的配料控制系统必将朝着信息化和智能化的方向 发展。 本文主要研究了一种以可编程控制器 （PLC） 和系统监控
2、软件 （WinCC） 相结合的自动配料控制系统，完成了一种具有性价比较高、可推广应用的 自动配料控制系统。PLC 因为其功能强大、容易使用、可靠性高等特点， 常常被用作现场数据的采集和设备的控制。组态软件作为用户可自行定制 功能的软件平台工具，在 PC 机上可开发出友好人机界面，通过 PLC 可以 对自动化设备进行智能控制。 文中首先对自动配料系统的发展现状，应用前景进行了论述，在传统 配料系统的基础上，提出了系统的总体设计方案和基本组成结构，并对系 统的相关设备，如配料电子秤的结构和控制原理，技术参数等进行了介绍。 然后，论文给出了配料控制系统电气控制部分的主要组成及采用 PLC 实现现场配
3、料设备动力协调控制的方法，从而使该配料系统可以按要求自 动完成下料、称量、配料全过程，并给出了配料控制系统各部分的控制流 程。 太原理工大学硕士研究生学位论文 II 随后，论文阐述了系统如何采用工控组态软件实现现场数据实时记录 和监控，设计了配料系统的工艺流程、报表管理、设备监控、状态显示、 料单管理、故障显示及报警等功能界面，并详细介绍了每个界面的功能和 使用方法，使现场的运行状况、运行数据都可以在中央控制室中掌握，并 且可以通过人机界面来实现参数设置、状态控制、料单的下达等功能。 最后，对于料单的给定值和配料的实际值之间存在的偏差，常见的处 理方法是进行 PID 调节，即根据操作人员的经验
4、值设定 PID 调节参数 kp， ki，kd的值，这种调节方法完全依靠操作人员的经验，且由于配料控制系统 是一个时变的、非线性的控制系统，因此这种调节方式可靠性较差。本文 通过对配料系统的分析，总结现场工艺过程的经验，根据模糊控制原理， 提出配料系统的模糊控制结构和算法，来改进配料控制系统的调节效果。 文中详细介绍了模糊 PID 的控制原理和实现步骤， 并在 MATLAB 环境下对 系统进行了仿真，验证了模糊 PID 算法的理论可行性。 关键词：自动配料，PLC，WinCC 组态监控，模糊 PID 控制 太原理工大学硕士研究生学位论文 III THE STUDY OF AUTOMATIC BA
5、TCHING CONTROL SYSTEM AND ITS ALGORITHM ABSTRACT As the scale of factories and enterprises to run,the continuous development of automatic control system has undergone a significant development.Batching of production system is a process that a variety of raw materials will be mixed together in accord
6、ance with a certain proportion for processing to produce a product. Among them, Batching process is a Essential key to Production and has a significant impact on the quality of the product.As the continuous development of information technology and automatic control technology, a new generation of b
7、atching system is bound to information technology and intelligent direction. This paper mainly studies of a automatic batching control system Combined Programmable Controller (PLC) with the system of monitoring software(WinCC), and realizes a cost-effective and replicable automatic batching control
8、system. PLC is often used as a field data collection and device control because of its powerfully, easily to use, high reliability.As a user-customizable features of the software platform tool, Configuration software technology can be developed a friendly man-machine interface on a PC, and can contr
9、ol Intelligently the automation equipment. Firstly, the application and prospects for the development of the automatic 太原理工大学硕士研究生学位论文 IV batching system is discussed. Based on the traditional system, the paper describes overall structure design plan and basic composition of the system，and introduce
10、s the related equipments，the Structure and Control Principle of electronic belt scale and main technical parameters of the system. The paper then describes main composition of electric control part of the Batching Control System and the method of using PLC to realize harmonious control of coal feedi
11、ng power on site so as to make batching system able to automatically finish all processes of loading，weighing and batching，and discusses the control flow. Then it describes how the system use industrial control configuration software（WinCC）to realize real-time record and monitor of site data and des
12、igns the process flow, report management, equipment monitoring, status display, single-material management, fault display and alarm functions interface.of automated batching control system. And each interface function and use are detailed. Operating conditions to the scene and run data can master at
13、 the central control room, and can be achieved parameter setting, state control, material orders issued and so on by man-machine interface. Finally,there are deviations between the actual value and the given value.Common solution is to carry out PID regulation,that mainly according to the experience
14、 of the operator to set the value of kp，ki，kd.This adjustment method has poor reliability because of entirely depending on operator experience,and the batching control system is a nonlinear control system. 太原理工大学硕士研究生学位论文 V Experience on site technological process is established by analysis of batch
15、ing control system，fuzzy PID control structure and algorithm of batching system is put forward according to fuzzy control principle so as to improve control and adjustment effect of electronic belt scale. This paper describes the fuzzy PID control principle and implementation steps，And in the MATLAB
16、 environment, the system is simulated to verify the theoretical feasibility of fuzzy PID algorithm. KEY WORDS: automatic batching, PLC, WinCC control software, fuzzy PID control 太原理工大学硕士研究生学位论文 XI 图表目录 图 2-1 配料系统现场结构图5 图 2-2 配料秤称体外形图7 图 2-3 称重装置示意图8 图 2-4 自动配料系统图9 图 2-5 线缆连接图13 图 2-6 配料秤电气原理图14 图 2-7 称重显示器显示面板15 图 2-8 变频器的结构图17 图 3-1 配料系统控制原理图22 图 3-2 PLC 扫描工作流程图 .23 图 3-3 PLC 系统图 .28 图 3-4 系统的硬件组态图30 图 3-5 PLC 控制配料系统总体流程图 .31 图 3-6 皮带启动流程图33 图 3-7 配料系统流程图35 图 4-1 上位机监控系统结构图39 图 4-2 登录界面42 图 4
