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油脂企业网络化计量控制系统研究

作　者: 赵峥
导　师: 王莉
学　校: 河南工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 油脂计量豆粕包装模糊PID 误差自修正网络化管理
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着计量控制技术发展和网络化进程加剧，网络化计量控制技术在油脂加工企业扮演着越来越重要的角色。为了提高系统的计量精度和安全可靠性，将高精度的控制算法和IC卡等技术应用于系统，不仅保证了副产品包装、成品销售、成本核算等环节的顺利进行，系统安全性也得到显著提高。网络化技术的引入，使得企业各环节实现协调工作、数据共享的同时，有效支持企业的信息化建设和资源规划。因此，本文对油脂加工企业网络化计量控制技术和系统集成开发进行了研究与实现。本文重点研究了油脂企业固液计量环节中两个重要的计量过程即油库发油过程和豆粕定量包装过程，并对其进行设计与系统实现。本文首先对油脂企业涉及计量环节的发展状况给予详述，对企业管理软件的发展进行必要的概括，分析了目前油脂企业计量控制系统的不足，在功能需求和多种方案对比的基础上提出了PC+PLC的计量系统解决方案。在设计油库发油子系统时，根据系统的功能需求，选择S7-200SMART及流量传感器、调节阀、温度传感器等外围设备构建硬件系统，重点针对发油过程的计量控制设计了模糊PID控制算法，在保证发油速度的同时提高定量发油精度；在油库管理软件中引入IC卡和OPC通讯技术以保障系统的安全高效性。在开发豆粕定量包装子系统时，着重研究实现了误差自修正算法及软件滤波算法，减小了动态称重过程中由于落料冲击、现场干扰、空中落料等因素引起的计量误差；在充分考虑用户操作习惯和现场要求的基础上设计了MCGS触摸屏软件工程作为人机交互界面。基于C/S与B/S混合体系架构开发了信息综合管理系统，包括数据库逻辑设计、系统各功能模块的实现及网页编程与发布，最后完成整个系统硬件和软件的测试联调。本文采用PC+PLC的计量系统解决方案，性能可靠，开发周期短，在中小型计量系统中具有难以取代的优势；基于C/S和B/S的信息管理系统既能保障与下位机通讯时的实时性、安全性、高效性，也实现了系统的信息化和网络化。但还需在今后的工作中继续进行计量控制算法的现场测试、Web网页开发平台优化等方面的研究工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 本课题研究的背景及意义  10-11
  1.3 油脂企业网络化计量控制系统概况  11-13
    1.3.1 油脂加工工艺及计量环节简介  11
    1.3.2 油库发油系统发展概述  11-12
    1.3.3 动态定量包装系统发展概述  12
    1.3.4 油脂企业管理软件发展概述  12-13
  1.4 本课题的主要工作和章节安排  13-15
    1.4.1 油库发油子系统的研究与设计  13-14
    1.4.2 豆粕定量包装子系统的研究与设计  14
    1.4.3 上位机管理软件的设计  14
    1.4.4 章节安排  14-15
第二章油脂企业网络化计量控制系统的总体设计  15-18
  2.1 系统功能要求  15
  2.2 系统总体方案及开发环境确定  15-16
    2.2.1 计量控制系统的确定  15-16
    2.2.2 管理软件开发环境的确定  16
  2.3 本章小结  16-18
第三章系统集成开发的理论和技术简介  18-26
  3.1 模糊控制理论  18-21
    3.1.1 模糊控制系统的原理  18-19
    3.1.2 模糊控制器的结构  19-21
  3.2 迭代学习控制理论  21-22
  3.3 软件系统的体系结构  22-23
  3.4 ADO.NET 数据访问技术  23-24
  3.5 相关工具介绍  24-26
    3.5.1 C#语言  24
    3.5.2 Microsoft Visual Studio  24
    3.5.3 SQL Server 2005  24-25
    3.5.4 STEP 7-MicroWIN V4.0  25
    3.5.5 MicroWIN SMART  25-26
第四章油库发油子系统的设计与实现  26-45
  4.1 油库发油子系统的总体结构  26
  4.2 硬件的分析与选型  26-30
    4.2.1 PLC 的特点与选型  26-27
    4.2.2 IC 卡的优势与读写器  27-28
    4.2.3 流量计的分析与选型  28-29
    4.2.4 电液阀的研究与选型  29-30
  4.3 发油过程的模糊 PID 算法设计  30-33
    4.3.1 模糊 PID 算法的选择  30
    4.3.2 模糊 PID 算法的设计  30-33
  4.4 PLC 的程序设计与实现  33-39
    4.4.1 PLC 程序的设计原则  33-34
    4.4.2 PLC 程序总体设计  34-35
    4.4.3 模糊 PID 在 PLC 中的实现  35-37
    4.4.4 发油量的计算  37-39
  4.5 油库发油管理软件的设计与实现  39-43
    4.5.1 系统的功能模块设计  39-40
    4.5.2 OPC 通讯的实现  40-41
    4.5.3 读写 IC 卡的实现  41-43
    4.5.4 软件运行  43
  4.6 本章小结  43-45
第五章豆粕定量包装子系统的设计与实现  45-58
  5.1 豆粕定量包装子系统的总体结构  45
  5.2 各模块的分析与选型  45-46
    5.2.1 PLC 的选型  45-46
    5.2.2 重力传感器和变送器  46
    5.2.3 工业组态触摸屏  46
  5.3 定量下料过程的控制算法设计  46-51
    5.3.1 误差分析及解决方案  46-48
    5.3.2 误差自修正算法的设计  48-50
    5.3.3 软件滤波的设计  50-51
  5.4 豆粕包装系统的 PLC 程序设计  51-55
    5.4.1 PLC 程序的总体设计  51-52
    5.4.2 称重子程序的设计与实现  52-54
    5.4.3 误差自修正算法的实现  54
    5.4.4 软件滤波方法的实现  54-55
  5.5 MCGS 软件设计  55-57
    5.5.1 MCGS 组态软件的系统构成  55-56
    5.5.2 MCGS 监控软件的实现  56-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章网络化信息管理系统的设计与实现  58-72
  6.1 系统的需求分析  58-60
    6.1.1 软件系统的设计原则  58
    6.1.2 软件系统的总体需求  58-60
  6.2 网络化信息管理系统的总体结构  60-62
    6.2.1 C/S 与 B/S 的对比分析  60
    6.2.2 C/S 和 B/S 混合体系结构  60-61
    6.2.3 系统的软件结构  61-62
  6.3 数据库设计  62-63
    6.3.1 数据库部署  62
    6.3.2 数据库逻辑设计  62-63
    6.3.3 表设计  63
  6.4 管理系统的模块分析与实现  63-70
    6.4.1 数据存储与访问模块  63-65
    6.4.2 用户登录与管理  65-66
    6.4.3 串口通讯模块  66-68
    6.4.4 网页发布  68-70
  6.5 系统运行  70-71
  6.6 本章小结  71-72
第七章总结与展望  72-73
  7.1 工作总结  72
  7.2 存在的问题及展望  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
附录  76-81
个人简历  81

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