基于PLC的瓦楞原纸模糊PID温度控制系统的设计与应用

摘要

随着人民生活水平的提高，纸质包装业迅猛发展。瓦楞原纸的温度是生产高质量纸板的重要因素，也是节约资源的重要手段（原材料和能源）。目前很多瓦楞纸生产线是靠操作人员凭经验手动调节原纸烘缸温度，这种方法具有很大的随意性，这种随意性已经严重阻碍了企业的发展。 针对瓦楞纸生产现状，本文通过对常规PID控制系统和智能PID控制系统进行了系统而又深入的研究，在详细地分析了传统PID控制及模糊控制理论的基础上，提出了将模糊控制同常规PID控制相结合的模糊PID瓦楞原纸温度控制系统。 本文建立了瓦楞原纸温控系统的数学模型，对其进行了辨识和仿真研究；设计了原纸温控系统的硬件电路；采用Siemens公司的S7-300系列PLC，以现场工业总线MPI网络为基础，运用与之相配的STEP7编程软件编写了下位机的控制程序，并以WinCC flexible为监控软件组态的HMI TP277构成了一个分布式控制系统，从而实现瓦楞原纸温度控制系统。 系统目前已经投入运行，从实际应用的情况来看，系统运行稳定可靠，瓦楞原纸温度达到了稳定、均匀的设计要求。该系统操作简便，易于现场技术人员的操作和控制。提高了产品质量并降低了能耗，具有很强的实用价值。

目录

文摘

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声明

第一章绪 论

1.1 系统研制的背景

1.2系统发展状况

1.2.1 国外瓦楞纸板生产发展概况

1.2.2 国内瓦楞纸板生产发展现状

1.3系统研制的意义

1.3.1 瓦楞机原纸温度控制的意义

1.3.2瓦楞机原纸温控系统的现状

1.3.3温度控制系统发展状况

1.4系统控制性能要求

1.5 论文研究的内容

第二章模糊PID控制在瓦楞原纸温控中的应用

2.1 温度控制系统特性研究及模型辨识

2.1.1 瓦楞原纸温度系统模型的建立

2.1.2温控系统辨识

2.1.3系统仿真

2.2常规PID控制简介

2.2.1 PID控制原理

2.2.2常规PID算法的不足及改进方向

2.3 瓦楞原纸温控系统采用模糊自整定PID控制的可行性

2.4模糊控制的基本原理

2.4.1模糊控制概况

2.4.2模糊控制基础

2.5 瓦线原纸温度模糊PID控制系统设计

2.5.1模糊PID控制策略

2.5.2输入、输出变量的模糊化

2.5.3参数调整规则的确定

2.5.4输出量的去模糊化

2.5.5模糊PID控制系统的仿真

2.6本章小结

第三章瓦楞原纸温控系统硬件设计

3.1 瓦楞纸板生产线及原纸温控介绍

3.2控制方案设计

3.3 PLC的选用

3.4温度传感器

3.5 瓦楞原纸温控系统人机界面

3.6瓦楞原纸温控电控系统电路的设计

3.6.1 系统供电电路和芯纸温控系统连接图

3.6.2烘缸包角驱动电路

3.7本章小结

第四章基于STEP7的PIC瓦楞原纸温控系统的软件编程

4.1 系统STEP7编程软件的编程步骤

4.1.1温控系统PLC的硬件组态

4.1.2模拟量输入模块的参数设置

4.1.3编程语言的选择

4.1.4系统选用逻辑块的说明

4.1.5变量声明表的生成及功能

4.1.6数据块的作用

4.2控制系统程序设计和实现

4.2.1模糊控制的PLC程序实现

4.2.2具体程序的解释说明

4.3本章小结

第五章系统人机组态软件的选择及系统通讯

5.1 WinCC flexible的选用

5.2 PLC与WinCC flexible组态的HMI之间的通讯

5.2.1S7-300的通讯功能

5.2.2温控系统系统网络组态

5.2.3 WinCC flexible软件与PLC之间的通讯实现

5.2.4工控机监控画面的设计

5.3温度控制系统安装注意事项

5.4温控系统调试及运行

5.4.1温控系统调试

5.4.2系统运行

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

致谢

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