工业涂料配料控制系统设计与研究

摘要

涂料产品是为国民经济各个行业提供配套保护和装饰的表面功能性材料。在国家提出《中国制造2025》的背景下，要求现代涂料制造行业也应该具有灵活性、敏捷性和智能性。在市场经济的驱动下要求涂料生产企业具有品种层次化、功能多样化、批次丰富化、生产过程柔性化，因此提高涂料企业的工业生产线自动化水平显得非常重要。
　　本文针对某涂料企业丙烯酸涂料自动化制备项目进行了生产工艺分析，学习了丙烯酸涂料生产过程中的主要要素和所要求的控制系统。在分析整体项目目的的基础上确定涂料制备控制系统需要完成以下几个方面的工作：涂料生产整体方案设计、自动化控制系统设备设计、控制系统软件设计、人机组态设计、基于模糊控制的系统优化设计和运行调试。在此基础上改进分析控制算法，提高涂料各原料成分的质量配比精度，提高产品质量。
　　该涂料配料系统在设备设计上采用隔膜泵和变频空压机来输送流体原料；采用质量流量计直接测量单色漆的质量；通过电动调节阀和PLC以及模糊控制算法来调节电动调节阀阀门开度，以控制原料质量配比，达到优化配料过程的目的。
　　该系统的控制结构是触摸屏+PLC的形式。其中人机交互组态监控系统采用威纶通触摸屏，控制核心是西门子S7-200 SMART系列PLC，并采用STEP7 SMART编程软件进行配料控制程序的编写设计，完成整体控制逻辑流程的编制。
　　经过设计与研究，系统以工业定制涂料中相对生产量大的丙烯酸类涂料为典型代表，开发相对应的涂料配方设计方案、生产工艺多样化制造系统，解决了涂料生产过程中原料配比精度低下的问题，提高企业整体生产效率和竞争力，对国内涂料行业向智能制造方向发展具有重大意义。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 课题相关内容研究现状

1.3 课题来源

1.4 课题主要研究完成的内容

1.5 本章小结

第2章 涂料配料系统方案设计与设备分析

2.1 涂料配料系统总体方案

2.2 涂料配料系统的组成

2.3 流量计的选择

2.4 给料设备的选择

2.5 电动调节阀的选型与应用

2.6 本章小结

第3章 涂料配料控制系统分析及其控制算法研究

3.1 配料控制过程分析

3.2 PID概述

3.3 配料控制系统模糊PID控制器设计

3.4 本章小结

第4章 涂料配料控制系统的硬件设计

4.1 上位机硬件选择

4.2 PLC的选型

4.3 工业低压电气控制柜的设计

4.4 控制柜系统抗干扰设计

4.5 本章小结

第5章 涂料配料控制系统软件分析和设计

5.1 PLC软件介绍与程序编写

5.2 上位机监控软件开发与设计

5.3 本章小结

第6章 涂料配料控制系统现场调试

6.1 系统设备断电检查

6.2 系统设备上电检测

6.3 系统设备自动运行方式调试

6.4 本章小结

结论与展望

研究成果和结论

课题展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

附录B 部分通用色浆配比方案

附录C 配料控制系统电气原理图（部分）