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过滤嘴成型机组自动控制系统的开发与研究

作　者: 魏利伟
导　师: 曾毅
学　校: 山东大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 滤嘴成型机组 ProTooL 可编程控制器多电机同步控制 Fuzzy-PID 时间最优控制器
分类号: TS43
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 141次
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内容摘要

济南将军集团过滤嘴成型机组是我国80年代末从德国引进的过滤嘴生产设备。过滤嘴成型机组由开松上胶机(AF2)、过滤嘴成型机(KDF2)和装盘机(HCF)三部分构成。经过十几年的运行,现在主要存在以下几个问题:原控制系统由分离元件构成,故障率高,维修困难;接纸时吹出的过滤嘴太多;跑条时不能自动停车,造成原材料的大量浪费;接缝粘胶温度系统由常规温度控制器控制,温度变化太大,造成胶水中存在气泡,滤嘴接缝粘接不牢;开松上胶机三个辊子的同步通过锯齿箱机械装置实现,结构复杂、效率低、噪声大,难以控制,不精确,因此效率很低。基于此种情况,我们对该系统设备进行了技术改造:把原来的分离元件逻辑控制改成由西门子S7-300系列PLC实现下位机控制,并用组态软件ProTooL开发设计了滤嘴成型机组数据采集和监控系统的上位机控制。经过实际投入运行,该系统运行稳定良好,受到厂方的好评。在此工程中,用ProTooL开发设计的监控系统具有丰富的人机交互界面,其灵活的数据处理方式使操作人员能够及时的了解整个滤嘴成型机组的瞬时工作情况,异常情况通过报警系统能够得到及时处理。利用上位机监控软件提供的各种历史信息,技术人员可以改善生产工艺、提高生产效率,并为上层厂网级网络提供车间管理所需的信息。在接纸过程中,程序通过脉冲计数的方式,精确的控制吹出装置,使吹出的滤嘴支数由原来的8～9根减少到目前的三根。并通过软件判断是否发生跑条,如果发生跑条则立即由软件控制机组自动停车,而不是象原系统那样需人工停车,大大减少了原材料的浪费。本系统的温度控制系统分为热上胶系统和冷上胶系统两个部分。由于加入粘胶、以及故障停车等诸如此类的干扰因素使上胶控制系统的温度上下波动很大,常规的PID控制很难适应,所以我们采用了PID与Bang—Bang控制相结合的基于专家规则的最优时间控制器来实现温度控制。其中,PID算法实现是在PLC中编制了基于PID算法和脉宽调制方法的温度控制功能块,而Bang—Bang控制是在PLC中界定Bang—Bang控制的上限值和下限值,并且根据专家规则调整参数来实

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摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
1. 绪论  9-13
  1.1 目前卷烟企业自动控制技术的现状  9
  1.2 卷烟企业自动控制技术的发展趋势  9-11
  1.3 课题研究的内容和意义  11-13
2. 过滤嘴生产工艺流程特点  13-17
  2.1 生产工艺流程介绍  13-14
  2.2 系统构成及改造方案  14-15
  2.3 过滤嘴自动生产线系统功能  15-17
3. 开松上胶机的同步控制系统  17-43
  3.1 交流电动机的数学模型  17-24
  3.2 变频调速系统  24-27
    3.2.1 交流调速发展现状  24
    3.2.2 变频器分类  24-25
    3.2.3 变频调速原理  25-27
  3.3 模糊控制原理及PID控制原理  27-38
    3.3.1 模糊控制原理概述  28-32
    3.3.2 PID控制器原理  32-33
    3.3.3 Fuzzy-PID原理  33-38
  3.4 开松上胶机同步传动控制方案的确定  38-39
  3.5 软件实现  39-40
  3.6 转差型闭环矢量控制系统的仿真  40-43
4. 温度控制系统研究与设计实现  43-57
  4.1 时间最优控制器  43-51
    4.1.1 PID控制原理  43-44
    4.1.2 Bang-Bang控制原理  44-48
    4.1.3 基于专家规则的时间最优控制器  48
    4.1.4 时间最优控制器的设计  48-51
  4.2 温度控制系统的数学模型及MATLAB实现  51-53
    4.2.1 温度控制系统的数学模型  51-53
    4.2.2 温度控制的MATLAB实现  53
  4.3 软件实现  53-57
5. 下位机硬件实现  57-65
  5.1 系统硬件构成  57-58
  5.2 STEP7编程软件  58-60
  5.3 现场信号的采集和管理  60-65
    5.3.1 上胶机  60-61
    5.3.2 滤嘴成型机  61-64
    5.3.3 装盘机  64-65
6. 上位机监控软件设计及数据库管理系统  65-75
  6.1 概述  65-66
  6.2 操作面板OP270 10简介  66-67
  6.3 组态软件ProTool V6.0介绍  67-69
  6.4 系统画面设计与数据库管理系统的实现  69-75
    6.4.1 系统监控画面的设计  69-72
    6.4.2 创建文本或图形列表  72
    6.4.3 创建趋势和归档  72-73
    6.4.4 组态消息  73
    6.4.5 创建VB脚本  73-74
    6.4.6 组态时序表  74
    6.4.7 变量连接  74
    6.4.8 数据库管理系统的实现  74-75
结论  75-77
参考文献  77-79
致谢  79-80
研究生期间发表的论文  80-81
学位论文评阅及答辩情况表  81

过滤嘴成型机组自动控制系统的开发与研究

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