制药车间温湿度智能控制系统的设计及研究

摘要

在分析固体口服制剂车间(以下简称固体车间)空调系统控制要求以及目前还存在的问题的基础上，给出了固体车间温湿度控制系统的总体设计方案。它采用PLC控制技术完成系统的控制要求，并通过两级分布式计算机监控系统实现远程监控和集中管理。考虑到固体车间所需检测的温/湿度点数较多，为了提高数据传送的可靠性，降低系统的改造成本，提出采用“ITU总线”数字式温湿度传感器LTM-8901来实现空调系统温湿度的测量。 由于固体车间温湿度控制系统具有大惯性、大滞后、参数不确定等特点，重点研究了模糊PID算法和预估补偿算法在温度控制系统中的应用。通过仿真分析表明所设计的预估模糊PID控制器具有较好的动、稳态性能，且对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。由于对湿度控制精度的要求不高，为了充分利用原有的除湿设备，湿度控制采用PWM控制方式。 控制系统软件的设计分为上位机监控软件和下位机PLC控制程序两部分，分别采用组态王6.5组态软件和Step7-Micro/WIN32 V3.2程序设计软件来实现。其中，上位机监控软件由多个界面组成，能实时监控空调系统的运行状态，并能方便地设定各项参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源和背景

1.2厂房温湿度控制研究现状

1.2.1 PID控制

1.2.2智能控制

1.2.3智能控制与PID控制相结合

1.3论文的主要内容及结构

第二章固体车间温湿度控制系统设计

2.1固体车间空调系统

2.1.1固体车间空调系统介绍

2.1.2固体车间空调系统控制要求

2.2固体车间温湿度检测系统

2.2.1固体车间温湿度检测要求

2.2.2温湿度传感器的选择

2.2.3 ITU总线

2.2.4湿度传感器LTM8901

2.2.5智能采集控制中心LTM8662

2.2.6固体车间温湿度检测系统

2.3固体车间温湿度PLC控制系统

2.3.1 PLC控制系统的输入信号

2.3.2 PLC控制系统的输出信号

2.3.3 PLC控制系统的硬件配置

2.4基于PROFIBUS的固体车间两级分布式计算机监控系统

2.4.1固体车间生产工艺

2.4.2固体车间主要生产设备

2.4.3固体车间监控系统网络选择

2.4.4 PROFIBUS现场总线技术

2.4.5固体车间监控系统网络结构及配置

2.4.6系统网络组态

2.5本章小结

第三章固体车间温湿度控制策略研究

3.1固体车间生产工艺对温湿度的控制要求

3.2固体车间温湿度控制对象数学模型的建立

3.2.1固体车间温度控制对象数学模型

3.2.2固体车间湿度控制对象数学模型

3.3固体车间温度控制策略

3.3.1几种温度控制策略的比较

3.3.2温度控制策略的选择

3.3.3温度纯滞后补偿控制

3.4湿度控制策略

3.5采样周期及控制周期的确定

3.5.1采样周期

3.5.2控制周期

3.6本章小结

第四章温度模糊PID控制

4.1模糊控制技术

4.1.1模糊控制基本原理

4.1.2模糊控制器设计的基本方法

4.1.3模糊控制的特点

4.1.4模糊控制的发展方向

4.2温度模糊PID控制器的设计

4.2.1模糊控制器的设计

4.2.2模糊PID控制器的实现

4.3温度控制系统的仿真及结果分析

4.3.1模糊控制器的实现

4.3.2参数可调式PID控制器的实现

4.3.3系统仿真模型的建立

4.3.4结果分析

4.4本章小结

第五章固体车间温湿度控制系统软件设计

5.1下位机PLC控制程序

5.1.1主程序

5.1.2中断服务程序

5.1.3温度FC-PID控制程序

5.1.4湿度PWM控制程序

5.1.5程序的几点软保护

5.2上位机监控软件

5.2.1系统管理界面

5.2.2空调系统监控界面

5.2.3温湿度显示界面

5.2.4报表界面

5.2.5历史报警界面

5.2.6系统参数设置界面

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1完成的主要工作

6.2进一步研究的工作

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果