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基于数字图像识别的PLC智能程控加药系统研究

作　者: 林威
导　师: 杨英杰
学　校: 中南大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 浮选泡沫图像程控 S7-200 PLC 浮选加药监控平台数学建模
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

加药控制是选矿过程的重要环节,直接影响到选矿厂的技术经济指标。传统的浮选生产过程中都是工人凭经验进行手动调节,很难及时准确地控制生产过程。随着科学技术的发展,采用PLC实现程控加药已成为一种发展趋势。论文介绍了由计算机图像采集及数字图像识别系统、PLC自动加药控制系统组成的智能程控加药系统结构。并对浮选泡沫图像的特征参数计算、选取,及其图像识别综合效率和药剂用量模型的建立做了介绍。本文所开发的加药系统选择PLC程序控制的方式,采用双层式结构。它类似一个小型的DCS系统结构,上层是在工业计算机上实现监视管理;下层通过PLC完成加药、报警等操作。系统设计做到人机界面友好,实现全中文显示。论文借助了功能强大的STEP7-Micro/WIN32软件、VC++6.0软件和controX2000软件。分别利用STEP7-Micro/WIN32软件开发PLC上的加药执行、报警等程序;利用VC++6.0软件开发图像采集、图像识别、数学建模、上位计算机和PLC之间的通信协议等程序;利用controX2000软件开发上位计算机的监控平台。同时,借助这些软件进行了程序的全面调试。利用所开发的基于数字图像处理技术的PLC程控加药系统,进行了实验室浮选小型试验。试验中,针对pH调整剂碳酸钠用量和捕收剂黄药用量采用了单因素试验。计算了所采集的泡沫图像的特征参数,并选取了饱和度、灰度值、能量、熵值、惯性矩值5个参数,结合浮选综合效率和药剂用量建立了回归模型。利用所得模型对浮选泡沫图像进行识别,作为PLC加药控制的依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-23
  1.1 浮选加药概述  9-14
    1.1.1 浮选加药基本原理  9-10
    1.1.2 浮选加药方法  10-14
  1.2 浮选泡沫数字图像技术的发展与应用  14-18
    1.2.1 浮选泡沫数字图像算法研究进展  14-15
    1.2.2 浮选泡沫数字图像技术应用现状  15-18
    1.2.3 浮选泡沫数字图像技术应用前景  18
  1.3 可编程控制器(PLC)的发展现状及未来趋势  18-20
    1.3.1 PLC的发展概况  18-19
    1.3.2 PLC的未来趋势  19-20
  1.4 选矿厂加药采用PLC监控系统的必要性和意义  20-22
    1.4.1 采用PLC监控系统设计的必要性  20-21
    1.4.2 选矿厂加药采用PLC监控系统的意义  21-22
  1.5 选题可行性及意义  22-23
第二章系统总体设计  23-26
  2.1 系统组成  23
  2.2 系统原理与框图  23-26
第三章浮选泡沫图像识别系统开发  26-44
  3.1 系统硬件结构  26
  3.2 软件系统开发  26-28
    3.2.1 开发环境  26-27
    3.2.2 软件系统设计  27
    3.2.3 软件系统功能  27-28
  3.3 软件系统功能实现  28-44
    3.3.1 图像文件的读取  28-29
    3.3.2 泡沫图像特征参数提取  29-35
    3.3.3 回归建模  35-44
第四章 PLC程控加药系统开发  44-61
  4.1 系统的工作原理  44-45
  4.2 系统硬件结构  45
  4.3 系统的技术特点  45-48
    4.3.1 人机接口单元  45-46
    4.3.2 主控单元  46
    4.3.3 驱动及执行单元  46-47
    4.3.4 加药箱的设计  47-48
  4.4 系统软件功能实现  48-61
    4.4.1 系统程序实现的功能  48-49
    4.4.2 自由口通信实现  49-53
    4.4.3 PLC加药程序  53-57
    4.4.4 上位计算机系统管理  57-61
第五章加药优化控制与决策  61-87
  5.1 优化控制策略  61-62
  5.2 加药试验  62-72
    5.2.1 试验准备  62-66
    5.2.2 试验流程  66
    5.2.3 矿浆pH值试验  66-69
    5.2.4 捕收剂用量试验  69-72
  5.3 碳酸钠用量最优控制与决策  72-82
    5.3.1 图像识别综合效率模型的建立  72-79
    5.3.2 图像识别碳酸钠用量模型的建立  79
    5.3.3 矿浆pH值试验图像识别误差分析  79-81
    5.3.4 碳酸钠用量决策分析  81-82
  5.4 黄药用量最优控制与决策  82-85
    5.4.1 图像识别综合效率模型的建立  82
    5.4.2 图像识别黄药用量模型的建立  82-83
    5.4.3 捕收剂用量试验图像识别误差分析  83-84
    5.4.4 黄药用量决策分析  84-85
  5.5 浮选泡沫图像识别系统的应用及改进方向  85-87
    5.5.1 图像识别系统的应用  85-86
    5.5.2 图像识别系统的改进方向  86-87
第六章结论  87-89
参考文献  89-92
附录1  92-98
附录2  98-104
致谢  104-105
攻读学位期间主要的研究成果  105
教学实践  105

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