制丝线电子皮带秤动态称重系统的设计研究

摘要

本课题是以卷烟厂制丝线电子皮带秤动态计量测控制系统为研究对象，介绍了国内外电子皮带秤的发展情况及其在烟草行业的应用状况及最新动态，分析了电子皮带秤的称重原理，阐述了误差的来源及减少误差的方法。运用软件工程的设计方法，设计了一种基于西门子S7-300 PLC为控制主机的高精度电子皮带秤动态测量控制系统。 根据国内外可编程序控制器的发展现状和相关的工艺特点，提出了新型电子皮带秤的设计思想及总体要求，分析了动态测量控制系统的功能特性，选择了适合于烟草行业的皮带秤秤架系统。硬件方面，在分析了系统的测控对象的基础上以西门子S7-300 PLC为控制核心，采用双托辊双传感器无支点秤台，SEW高速旋转编码器用于皮带测速，机械无级自动纠偏系统，日本进口人机界面，并选用德国SEW公司电机减速机组，德国威图标准工业控制柜，进口三菱变频器等硬件，择优选配了控制主机及系统硬件。 软件及功能扩展性方面，在S7-300编译环境SIMATIC STEP7 V5.4下，进行了PLC软件的设计与调试，实现了硬件的配置和整个系统的所有控制功能；实现了触摸屏监控软件的设计；通过对SIMATIC的硬件组态完成系统硬件的配置。结合国内外电子皮带秤的应用实际，将当今先进成熟的变频调速技术、脉冲测速技术、触摸屏技术与PLC融为一体。 在完成系统设计要求的基础上，针对温度等非目标参量对计量精度的影响作了进一步研究，将温度和电压波动作为非目标参量，采用RBF神经网络的方法对压力传感器进行非线性校正补偿的模拟实验，以提高数据检测的稳定性。仿真结果理想，有应用价值。 通过对设计的“电子皮带秤测控系统”的电气安装及现场调试，表明该系统运行稳定，实现了预期的全部功能；现场的实际应用表明，它对提高生产效率、保证产品质量具有积极的意义，取得了较好的结果。从而使电子皮带秤具有较好的测量、控制性能和较高的工程实用价值，同时也降低了工程费用，提高了系统的性价比。

目录

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声明

1绪论

1.1课题的研究意义及背景

1.2皮带秤及其称重技术的概述

1.3皮带秤在国内烟草行业中应用及趋势

1.4本文研究内容

2测控系统总体方案设计

2.1电子秤总体设计要求

2.2系统设计的指导思想

2.3系统的组成及总体方案设计

2.4本章小结

3电子皮带秤称重原理及误差分析

3.1电子皮带秤称重原理

3.1.1称重装置

3.1.2称重系统基本原理

3.1.3皮带秤工作流程

3.1.4系统控制方式

3.2电子皮带秤的误差来源分析

3.2.1称重误差δ1

3.2.2数据检测与处理误差δ2

3.2.3校准误差δ3

3.2.4环境误差δ4

3.3本章小结

4系统硬件配置

4.1双托辊秤台设计

4.2传感器的选择与配置

4.2.1称重传感器的选择与配置

4.2.2速度传感器的选择

4.3 PLC的选择

4.4人机界面的选择

4.5其他测控部件的选择

4.6本章小结

5系统的软件设计

5.1 PLC程序控制软件设计

5.1.1 STEP 7编程软件介绍

5.1.2系统的硬件组态

5.1.3PLC主程序设计

5.1.4数字PID控制算法

5.2触摸屏监控软件设计

5.3计量精度测试结果分析

5.4本章小结

6基于RBF网络的传感器非线性校正补偿

6.1神经网络补偿方法的引入

6.1.1提高传感器精度方法

6.1.2 RBF神经网络的背景和意义

6.2 RBF神经网络设计和仿真验证

6.2.1 RBF神经网络的模型

6.2.2 RBF神经网络的训练

6.2.3基于RBF神经网络的压力传感器非线性校正补偿

6.3数据融合处理和结果分析

6.4本章小结

7结论

7.1总结

7.2展望

致 谢

参考文献

附录