基于湿度控制的称重配料系统的开发与研制

摘要

随着近年来工业生产对混凝土的需求，混凝土搅拌站作为混凝土的主要操作平台取得了突飞猛进的发展。在该系统中，配料环节起着举足轻重的作用，它的精度和稳定性直接影响着产品的质量。本设计的主要目的是对传统配料系统中所存在的精度低、系统稳定性差的问题进行探索研究，并提出自己的方案。特别是对系统湿度精度的控制是本文的重点。由于国内外湿度控制研究仍处于起步阶段，特别是将湿度控制运用到实际的混凝土生产过程中更是困难。本文的课题背景为青岛市一家混凝土生产公司，该公司在国内首家采用湿度探头测量生产中的混凝土湿度，对混凝土进行实时测量进而实时控制。在生产使用中，该系统能有效满足用户要求，并很大程度上提高了混凝土的质量，从而使实际生产获得更大的效益。
　　 本文的整体思路主要介绍配料过程，并结合实际要求提出了有效的配料系统方案。在后续各章节中，为了有效控制系统精度首先介绍了系统硬件的选取，根据实际生产需要以及经济上的考虑选择出合适的硬件设备。随后从软件上进行合理设计，配合硬件高效稳定的工作。经过实际现场数据表明，硬件、软件选择均很合理，能够达到用户的需求。
　　 为了改良传统配料系统存在的不足，本文在设计方案上有以下两个重点:
　　 (1)解决传统配料难以控制湿度精度的问题。解决方案是采用合适的德国先进湿度探头，将湿度探头技术合理的运用到PLC系统中。破译这一难题后，能有效的提高混凝土的质量，对学术界在混凝土湿度控制方面也提供了一个新的思路。
　　 (2)为了提高系统控制性能，本文研究选用模糊PID控制原理，为了将理论与实际更好地结合起来，在模糊PID章节重点介绍了模糊PID的相关原理以及如何用PLC实现该算法。通过模糊控制、PID算法、PLC三者的有效结合实现了较为完美的控制效果，具有一定的推广意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究概况及发展趋势

1．3 本课题研究内容意义

1．4 本章小结

第2章 控制系统总体设计

2．1 混凝土搅拌站控制系统的发展

2．2 系统总体设计方案

2．3 主要器件的介绍

2．3．1 可编程控制器

2．3．2 触摸屏

2．3．3 配料仪表

2．3．4 流量计

2．4 本章小结

第3章 配料系统硬件设计

3．1 上位机的选定

3．2 PLC基本单元及相关模块的选择

3．3 配料仪表的硬件设计

3．3．1 配料仪表选择

3．3．2 配料仪表的通讯协议

3．4 流量计选择

3．5 本章小结

第4章 配料系统软件设计

4．1 PLC程序控制设计

4．2 配料仪表系统流程设计

4．3 人机交互接口界面设计

4．4 系统整体通信程序设计

4．4．1 上位机触摸屏与PLC通信

4．4．2 上位机触摸屏与配料仪表的通信

4．5 本章小结

第5章 湿度控制环节的探究

5．1 混凝土湿度控制方法的发展

5．2 湿度控制系统设计

5．2．1 湿度控制系统的设计方案

5．2．2 湿度控制系统的控制算法

5．3 湿度传感器简介

5．3．1 TRIME TDR测量方式

5．3．2 TRIME与其他测量方式比较

5．3．3 湿度探头的运行

5．4 湿度传感器的安装

5．5 PLC与湿度控制系统的连接

5．6 本章小结

第6章 配料系统算法研究

6．1 模糊控制概述

6．1．1 模糊控制系统简介

6．1．2 模糊控制器基本理论

6．2 模糊PID控制技术

6．2．1 模糊PID与传统PID的比较

6．2．2 模糊PID控制器的设计

6．3 模糊PID在PLC上的实现

6．3．1 PLC实现模糊PID的流程

6．3．2 模糊PID在PLC上的具体实现

6．4 本章小结

第7章 系统实际应用、结论及展望

7．1 系统实际分析

7．1．1 现场数据讨论

7．1．2 PLC部分梯形图程序

7．2 结论

7．3 展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢