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基于WinCC的配料控制系统设计

作　者: 蒋炯炜
导　师: 车新生
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 计算机 配料 人机界面软件 可编程控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着我国科学技术的不断进步，自动化技术在工业生产中开始大规模的使用。为了使工业上配料生产更加稳定和高效，以计算机为核心的集散系统被广泛采用。集散系统应用于配料工业生产过程的监控，既节省了人力，降低了原料的浪费，又提高了自动化控制水平和生产效率。在软件的层面上，选择范围也越来大。本文应用西门子组态软件WinCC构成一个配料监控系统，并对温度过程量控制进行重点研究。WinCC提供了一个强大的人机界面系统，可以实现过程的可视化。本设计系统现场层面应用S7-200系列的PLC，通过传感器和执行元件连接生产过程。计算机内嵌WinCC组态画面就可以和PLC进行数据的双向传送，两者有效地连接，PLC的高可靠性和高抗干扰能力使它可以独立完成对现场设备的控制，相对非自动控制系统来说提高了速度和准确度并且减少了时间；现场的生产状态也可以通过PLC反馈给WinCC组态画面，以便用户进行实时的监控，及时处理特殊情况。本文设计的监控系统涉及到温度控制调节：利用PWM和可控硅相结合的控制方式，对生产过程的温度进行有效地控制。控制是利用西门子PLC自带的PID调节功能，完成对原料的温度进行闭环控制。PID调节功能将系统反馈的温度、当前值和设定值进行处理，通过输出改变PWM的占空比来改变可控硅的导通和截止的时间，从而控制电阻加热负载通电和断电时间达到温度控制。本文以组态软件WinCC为核心设计的配料监控系统整体结构简单，经济可靠，灵活性高。与利用VB，Delphi等非专业组态软件设计的系统比较而言，设计和调试难度大大降低。系统经过安装调试以后，已成功应用于混凝土的生产，并且运行稳定。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 监控系统的概述  11-14
    1.1.1 非组态软件介绍  11-12
    1.1.2 组态软件介绍  12-13
    1.1.3 PID 控制介绍  13-14
  1.2 配料控制系统的发展现状  14-15
  1.3 PID 控制的发展现状  15
  1.4 论文工作的主要内容  15-16
第二章 监控系统的结构  16-21
  2.1 系统的总体设计  16-17
  2.2 系统的硬件构架  17-18
  2.3 系统的软件构架  18-20
    2.3.1 组态画面设计软件  18
    2.3.2 PLC 控制程序设计软件  18
    2.3.3 PID 调节程序生成  18-19
    2.3.4 数据管理软件  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章 温度采集和处理  21-27
  3.1 温度采集电路  21-24
    3.1.1 热电偶测温原理  21-22
    3.1.2 热电偶信号放大电路  22-23
    3.1.3 PN 结测温原理  23
    3.1.4 PN 结信号放大电路  23-24
  3.2 放大电路的线性化分析  24-25
  3.3 PLC 温度数据处理  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第四章 温度控制方案设计及分析  27-48
  4.1 控制方案及控制方式  27-30
    4.1.1 PWM 控制特点  28
    4.1.2 可控硅触发方式及其控制特点  28
    4.1.3 PWM 和可控硅结合  28-29
    4.1.4 温度控制电路  29-30
  4.2 PWM 的概述  30-32
    4.2.1 PWM 的产生  30-31
    4.2.2 PWM 实现 DA 转换  31-32
  4.3 电热系统的电路 RC 一阶系统模拟  32-38
    4.3.1 PWM 周期远小于系统时间常数τ时的系统特性分析  32-35
    4.3.2 PWM 周期远接近系统时间常数τ时的系统特性分析  35-36
    4.3.3 最佳 PWM 周期分析  36-38
  4.4 温度的 PID 自整定  38-47
    4.4.1 开机 PID 参数的作用  39
    4.4.2 生成开机 PID 参数  39-44
    4.4.3 PID 参数自整定  44-46
    4.4.4 系统加入扰动  46-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章 过程控制与可视化设计  48-61
  5.1 单秤计量控制  48-50
  5.2 配料过程总体设计  50-52
  5.3 系统管理画面设计  52-56
    5.3.1 配方修改  52
    5.3.2 参数设置  52-53
    5.5.3 系统标定  53-54
    5.3.4 数据检索  54-55
    5.3.5 生产管理  55
    5.3.6 PID 监控画面  55-56
  5.4 系统组态  56-58
    5.4.1 变量赋值程序  56-57
    5.4.2 连接数据库程序  57-58
    5.4.3 报表打印程序  58
  5.5 系统通讯部分  58-60
  5.6 本章小结  60-61
第六章 结论  61-62
参考文献  62-64
附录 A 放大电路测量数据  64-67
附录 B 温度控制系统主要电路  67-68
附录 C 数据检索和更新程序  68-71
附录 D 单片机 PWM 和 AD 程序  71-75
在学研究成果  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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