白酒勾调过程自控系统设计

摘要

随着经济的发展及生活水平的日益提高,人们对白酒的需求不仅数量越来越多,而且对质量也有了更高的要求。然而白酒行业由于其生产工艺的限制,目前基本上仍沿袭传统的手工操作,机械化、自动化程度处于较低水平,生产效率低且产品质量不稳定。随着工业化发展的浪潮,相应的提高白酒生产的自动化水平就成为当前亟待解决的问题,据此本文设计白酒勾调生产自控系统,对白酒生产勾兑环节进行全面的自动化控制。
　　本文首先根据某酒厂的白酒生产工艺流程及其罐区布局,阐述白酒勾调管控一体化系统的设计方案,介绍其整体框架,再对本文重点研究的勾调生产过程自控系统提出技术要求,为后续系统的设计制定目标。
　　然后根据系统需求,将系统设计为以西门子S7-300系列PLC为核心的现场总线控制系统。先对自控系统以CPU模块所在的PLC设备为主站,分布式I/O设备为从站的整体结构进行阐述,再针对系统要实现的各项功能进行方案设计,并根据设计方案进行系统硬件的配置以及电气连接图的绘制。
　　接着对自控系统的核心功能即流量定量输送的控制算法进行设计,先将被控对象近似为一阶惯性加纯滞后的数学模型,再按照时滞系统的特性为其设计控制算法,并对所设计的PID-Smith和模糊-PI-Smith控制算法在MATLAB中进行仿真分析。
　　最后对系统在STEP7中进行硬件组态和网络组态,为各I/O端子进行地址分配,并根据各项功能的设计方案进行梯形图程序的设计,系统的上位机监控系统采用WinCC进行设计,通过人机界面的设计实现了对现场设备的实时监控。
　　本文在系统功能的设计中,对勾兑生产环节的管路余酒清理工艺进行了改进,只对流量计之前管路进行清理的设计思想不仅可以有效防止不同品种酒液的混杂,同时提高了勾兑过程各基酒用量计量的精确性;在流量定量输送控制算法的设计中,引入模糊-PI-Smith控制算法,在保证了系统无超调的前提下,提高了系统的鲁棒性和快速性。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2酒厂生产流程简介

1.3勾调自控系统现状及意义

1.4本文的主要内容

第二章 系统简介

2.1罐区及管道布局介绍

2.2系统简介

2.3自控系统技术要求

第三章 勾调自控系统设计

3.1系统结构

3.2系统的分布式I/O结构

3.3 参数检测及控制方案

3.4 系统主要功能实现方案设计

3.5 PLC硬件配置

3.6 现场设备选型

第四章 控制算法设计与仿真分析

4.1流量定量输送系统特点及建模

4.2时滞系统控制算法研究

4.3控制算法设计

4.4控制算法仿真分析

第五章 系统组态与软件设计

5.1 STEP7编程软件

5.2 自控系统的STEP7组态

5.3 PLC控制程序设计

5.4 上位机监控系统设计

第六章 总结

致谢

发表论文和参加科研情况说明

附录1 新罐区管路图

附录2 380吨罐区管路图

附录3 勾兑车间管路图

附录4 系统电气连接图