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基于PLC的模糊PID复合控制在热泵干燥控制系统中的应用

作　者: 范海亮
导　师: 李娟玲
学　校: 南京农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 热泵干燥数据采集模糊PID控制可编程控制器组态软件
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针对目前我国蔬菜干燥加工过程当中存在的问题和不足,本课题将热泵干燥技术、SCADA技术和自动检测技术应用于蔬菜的干燥加工过程当中,开发并设计了一个精确的热泵干燥控制系统,对蔬菜的干燥加工过程进行实时监测和调控。主要进行了以下几个方面的工作：(1)设计了一个精确的热泵干燥控制系统,该系统主要由热泵干燥装置、数据采集系统和监控系统组成。热泵干燥装置由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、辅助电加热器、风机以及箱式干燥器等组成。数据采集系统主要由传感器、PLC和模拟量模块组成,传感器将采集到的温度、湿度、风速等模拟量信号传输到PLC模拟量输入模块,经A/D转换后由PLC将数字信号换算成相应的工程值并储存；选用PPI通信协议,建立上位机计算机和下位机PLC之间的通信,OPC服务器将通过通信获取数据,并在上位机人机界面上实时显示。监控系统由上位机的监控功能和下位机的自动控制功能组成,下位机PLC作为现场控制级,利用STEP7编程软件编写的用户程序实现PLC完成监控系统的数据处理、回路控制和模糊PID复合控制算法执行等功能,从而使热泵干燥装置可以按照操作人员的设定要求自动完成开机、设备控制、故障检测和保护、关机等工作过程；上位机计算机作为管理级,采用组态软件开发的监控系统作为人机界面实现对现场数据的实时记录和处理,包括数据实时显示、数据归档、干燥参数设定、干燥控制、报警信息查询和显示等功能。(2)基于热泵干燥环境是一个非线性、大惯性和时变性的系统,采用常规的控制方法难以到达满意的效果,编程设计了不依赖被控对象数学模型的模糊PID复合控制器。以温度偏差和温度偏差变化率作为输入参数,运用模糊PID复合算法进行推理,能实时跟踪被控对象的动态特性,实现对热泵干燥过程的精确控制。(3)选用胡萝卜为干燥物料进行多组实验,验证热泵干燥装置的工作性能。实验结果表明热泵干燥装置运行正常,温湿度控制精确、稳定,风机频率恒定,风速小幅波动,热泵系统的供热量能及时变化,温度达到设定温度后能达到稳定。(4)选用胡萝卜为干燥物料进行干燥实验,研究了不同温度、切片厚度和风速下的胡萝卜的干燥特性。

基于PLC的模糊PID复合控制在热泵干燥控制系统中的应用

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