复混肥自动配料系统的设计与开发

摘要

配料过程是钢铁冶金、建筑材料生产等行业中一个非常重要的环节。配料质量的好坏直接影响着后续产品的产量和质量。因此优质高效的配料控制系统是现代化的生产企业追求优质高效不可缺少的先决条件。本课题即是结合本单位与深圳芭田集团公司共同研究开发的复混肥自动配料系统进行更进一步的研究。 本文所进行的研究为我国复混肥行业配料发展提供了解决方案及理论基础，同时也对其他行业如冶金、建材、医药等行业配料工作的研究开发具有一定的参考意义。 本课题所研究开发的配料系统，由PLC、变频器协调自动生产过程；称重控制仪完成重量信号的放大、滤波、模数转换及将数据实时通过串口输送到上位机完成显示及处理；而工业控制计算机则是配方管理及控制系统的核心。上位机(工业控制计算机)除通过与下位机通信，完成所需控制任务，还应具有工况的动态实时显示、配方优化、管理咨询等功能。因此，上位机软件设计的指导思想是操作简便、控制可靠、功能齐全。本系统选择VB6.0作为上位机软件平台，其可方便的编出界面友好的应用程序，具有强大的数据库功能，能很好地处理好配方数据,便于进行系统设置或配方改变，同时实时显示被控系统的运行情况和料斗物料的重量，能很好满足自动配料系统上位机应用软件平台的要求。 本文首先阐述了系统的总体结构设计方案。该方案从系统的工艺过程出发，提出合理的系统软硬件配置，不但提高了系统的计量准确度和控制精度，也大大提高了系统的可靠性，实现也较方便。有关章节内容包括该系统总体设计方案和基本组成；系统工作原理、控制模型及主要技术参数指标；配料皮带秤的组成及原理；称重传感器和测速传感器的选择；电机调速方式的选择。 然后，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。设计了实时称重、记录查询、报警、实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面。 围绕系统精度的提高，文中主要论述了机械结构设计、振动控制、传感器的选择、信号的放大、滤波、A/O转换、串行通讯等内容，还对抗干扰设计进行了论述。 最后，系统详细阐述了Fuzzy-PID复合控制系统具体的实现，将模糊控制技术结合传统的PID调节技术应用在配料控制中。即通过对配料系统的分析，建立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，配合原有的PID控制算法，形成Fuzzy-PID复合控制器，以改进电子皮带秤配料系统的控制调节效果，从而进一步提高系统的配料精度和配料速度。论文的研究开发成果已在深圳芭田集团公司投入生产，现场运行结果表明，系统运行稳定可靠、控制精度高，很大程度地降低了劳动强度，提高了生产效率和产品质量。随着用户使用及研究的不断深入,该系统必将更加完善、成熟。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2配料技术的发展及现状

1.3课题背景

1.4本文主要研究内容

第二章配料控制系统的总体设计

2.1复混肥生产工艺分析

2.2复混肥配料系统的组成设计

2.2.1给料系统

2.2.2称量系统

2.2.3中心控制及通讯系统

2.3配料控制系统设计要求

2.3.1配料控制系统工艺要求

2.3.2配料控制系统技术要求

2.3.3配料控制系统性能指标

2.4配料控制系统方案设计

2.4.1方案的分析与比较

2.4.2控制系统总体方案确定

2.5本章小结

第三章称重系统设计与选型

3.1配料皮带秤的组成及原理

3.1.1配料皮带秤的组成

3.1.2配料皮带秤的工作原理

3.2称重传感器的选择

3.3测速传感器的选择

3.4电机调速方式的选择

3.4.1常用电机调速方式

3.4.2配料系统电动机的调速控制策略

3.5称重显示仪的选择

3.5.1概述

3.5.2技术规格

3.5.3面板、端子接线及外形尺寸

3.6本章小结

第四章可编程控制器及通讯系统设计

4.1可编程控制器的选型

4.1.1可编程控制器的特点

4.1.2可编程控制器的工作原理

4.1.3可编程控制器的选用和控制

4.2通讯系统

4.2.1通信接口

4.2.2通信协议

4.2.3数据通讯程序设计

4.3本章小结

第五章监控软件的设计及运行

5.1软件开发平台

5.2软件功能模块

5.2.1操作模块

5.2.2报表管理模块

5.2.3现场控制模块

5.2.4设定模块

5.3本章小结

第六章配料系统配料精度提高的研究

6.1电子秤的误差来源及分析

6.1.1称重传感器的误差

6.1.2电测装置的误差

6.1.3机械承重系统的误差

6.2提高称量精度方法

6.2.1数据处理的方法分析

6.2.2零漂、温漂的补偿

6.2.3测量电路精度分析

6.2.4硬件及机械承载部分

6.2.5其他环节

6.3本章小结

第七章系统可靠性设计及抗干扰措施

7.1概述

7.2配料控制系统中电磁干扰的主要来源

7.2.1来自空间的辐射干扰

7.2.2来自系统外引线的干扰

7.2.3来自PLC系统内部的干扰

7.3配料控制系统工程应用的抗干扰设计

7.3.1设备选型

7.3.2综合抗干扰设计

7.4主要抗干扰措施

7.4.1采用性能优良的电源

7.4.2电缆选择及敖设

7.4.3硬件滤波及软件滤波措施

7.4.4完善接地系统

7.5本章小结

第八章FUZZY-PID复合控制系统的研究

8.1 PID控制器

8.2 FUZZY-PID复合控制器的设计

8.2.1 Bang-Bang转换开关

8.2.2模糊控制原理

8.2.3 Fuzzy控制器的结构及算法

8.3本章小结

第九章设备运行情况

9.1测试报告

9.2试验结论

结论

参考文献

致谢