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炒青绿茶自动化生产线数据采集与监控系统的设计与实现

作　者: 陈华荣
导　师: 汤哲
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 数据采集与监控 过程控制 PLC WinCC 模糊控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


摘要：随着茶叶产业在农业经济中的地位提升,制茶行业正在经历由传统加工方式到现代化加工方式的逐步转型。本文以炒青绿茶自动化生产线为研究对象,根据炒青绿茶加工工艺特点,紧密结合自动化生产线的控制需求,并借鉴国内外先进的控制技术和成功经验,设计适合中小型控制领域需求新一代基于PLC(可编程逻辑控制器)的SCADA(数据采集与监控)系统对整个生产线进行过程控制和管理服务。文中所开发的茶叶生产线SCADA系统依据控制功能要求分为三层：现场控制层,过程集中监控层,管理服务层,此三层功能具体通过上、下位机两级结构实现。下位机系统由PLC,自动测量仪表(温度传感器,压力传感器,变频器等)完成现场控制层数据采集与控制功能,并通过现场操作终端实现人机交互；上位机系统通过组态软件编写监控程序实现生产的过程集中监控,在此基础上,同时利用Web组件和Visual Basic编写的数据处理程序共同完成管理服务功能。温度是影响茶叶品质的最关键工艺参数,传统茶叶加工的人工经验控温方式难以实现温度的稳定控制,本文采用工业上技术成熟的模糊控制技术,为减少上下位机通信量,以PLC作为模糊控制器实现生产线的温度稳定控制。根据系统的总体设计,下位机采用西门子S7-200PLC作为核心控制单元,上位机监控软件采用工业自动化中成熟的组态软件Simatic WinCC,服务管理程序在WinCC的数据处理和网络服务的基础上,采用Visual Basic+SQL(结构化查询语言)+OPC(过程控制的对象链接嵌入)+IIS(互联网信息服务)组合进行开发。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 研究现状  10-13
    1.2.1 茶叶生产线发展状况  10-11
    1.2.2 SCADA技术发展状况  11-13
  1.3 本文研究内容  13-14
  1.4 论文组织形式  14-16
2 炒青绿茶自动化生产线控制系统的架构设计  16-25
  2.1 系统需求分析  16-20
    2.1.1 炒青绿茶加工工艺以及自动化生产线结构  16-18
    2.1.2 炒青绿茶自动化生产线自动控制系统要求  18-20
  2.2 系统架构设计  20-23
    2.2.1 SCADA系统的总体结构设计  21-22
    2.2.2 系统总体功能设计  22-23
  2.3 开发工具选择  23-24
    2.3.1 操作系统选择  23-24
    2.3.2 现场控制开发工具  24
    2.3.3 过程集中监控开发工具  24
    2.3.4 生产管理服务开发工具  24
  2.4 本章小结  24-25
3 基于PLC的生产线SCADA系统详细设计  25-51
  3.1 SCADA下位机系统详细设计  25-34
    3.1.1 检测信号前置处理  26-29
    3.1.2 PLC选型和下位机系统结构设计  29-31
    3.1.3 PLC程序模块化设计  31-33
    3.1.4 现场操作终端设计  33-34
  3.2 SCADA上位机组态软件详细设计  34-40
    3.2.1 上位机监控软件选择  34-36
    3.2.2 WinCC监控程序详细设计  36-40
  3.3 通讯设计  40-41
    3.3.1 远程客户与现场控制中心组态软件WinCC的通信设计  40
    3.3.2 WinCC与S7-200 PLC的通信设计  40-41
  3.4 关键工艺参数的控制技术设计  41-50
    3.4.1 温度模糊控制器设计  41-47
    3.4.2 温度模糊控制仿真  47-50
  3.5 本章小结  50-51
4 基于PLC的生产线SCADA系统实现  51-69
  4.1 下位机控制功能实现  51-57
    4.1.1 PLC控制实现  51-56
    4.1.2 现场人机交互实现  56-57
  4.2 上位机监控功能实现  57-64
    4.2.1 监控程序实现  57-60
    4.2.2 数据归档及数据转移存储实现  60-63
    4.2.3 Web功能实现  63-64
  4.3 上位机与下位机通讯实现  64
  4.4 基于PLC的温度模糊控制实现  64-68
    4.4.1 输入变量模糊化  65-66
    4.4.2 模糊控制查询表实现  66-67
    4.4.3 运行结果分析  67-68
  4.5 本章小结  68-69
5 总结与展望  69-71
参考文献  71-75
攻读学位期间主要的研究成果  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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