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全自动小料配料称量系统智能控制和控制方法的研究

赵佰亭  
【摘要】:随着经济的发展,配料称量系统在橡胶、印钞、油墨、化工、食品等工农业生产中得到了广泛的应用。课题所研究的配料称量系统主要针对于橡胶行业的配料环节,采用了自适应模糊PID控制技术,实现了对橡胶配料过程的自动化控制。论文的主要内容包括系统总体结构设计、数学模型的建立及控制算法的研究、智能配料控制器的开发、软件设计、网络通讯。 首先,论文阐述了系统的总体设计方案。根据分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合调节的设计原则,设计了三级计算机控制的方案,把系统从上到下分为管理级、系统控制级、设备控制级,形成分级分布式控制。 然后,系统阐述了系统三级计算机控制的具体实现方案。设备控制级是整个系统研制的核心,在TOLEDO仪表的硬件基础上研制了智能配料控制器,并解决了设备级和管理级、系统控制级的网络通讯问题。系统控制级使用性能可靠的工业可编程控制器,实现对系统整体运行的控制。管理级采用工控计算机,解决了不同PLC的接口通讯问题,实现了管理级与控制级多种PLC的对接,并实现了连续配方下传运行,强大的报表功能对工业生产数据进行记录和管理。 最后,基于大量实验数据分析,建立了系统的数学模型。在该模型的基础上给出了自适应模糊PID控制算法,并设计了智能采样环节、给出了落差预估算法。由于控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示,模糊理论是解决这一问题的有效途径,运用模糊推理,即可实现对PID参数的最佳调整,解决了现有配料系统控制参数多、复杂的问题,并有效解决了称量速度和称量精度的矛盾。和以往配料控制系统中采用的双段速控制比较,提高了称量精度和效率。 通过该系统的成功研制和应用,生产效率大幅度提高,工人的劳动强度大幅度降低,控制精度进一步提高。本方案对其它行业的配料控制亦有很好的指导和借鉴作用。


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