双阶挤出系统远程监控及动态特性实验研究

摘要

随着国民经济的发展，塑料越来越被广泛应用到各个领域。塑料已经成为不可缺少的材料。因此，对塑料加工设备的需求也日渐提高，对挤出设备的网络化、专业化及自动化控制水平提出了更高的要求，目的是实现挤出设备生产过程更加高效，更加节能。 本文以双阶挤出系统为研究对象，首先，设计了一套基于西门子S7-200可编程控制器、互联网和虚拟专用网络技术的，应用于双阶挤出系统的远程监控系统。利用该系统，当远端用户的设备出现故障而请求技术服务时，设备制造商可以迅速的通过互联网在设备诊断中心对远端故障设备进行快速诊断和维护，从而大大提高售后服务水平和质量，降低服务成本，满足在线诊断的实际要求。 其次，为实现对双阶挤出系统自动化控制水平的更高要求，对双阶挤出系统连接体压力进行了动态特性实验研究。通过LabVIEW数据采集系统，记录不同输入变量下的连接体压力变化，并基于过程数据分别建立传递函数模型。根据不同输入变量的连接体压力传递函数进行曲线拟合，以获取模型未知参数。基于模型参数，进行拟合数据的相关讨论并总结初步规律。 最后，根据不同输入变量的传递函数模型，建立双阶挤出系统的连接体压力控制闭环反馈系统。基于MATLAB/Simulink，分别运用经过整定的PID参数进行PID调节和结合史密斯预估器的方法对闭环反馈系统进行了仿真，并进行了相关说明。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 PLC技术的发展

1.2.1 PLC的定义

1.2.2 PLC的基本原理

1.2.3 PLC的历史与发展现状

1.3远程监控的历史与发展现状

1.4系统辨识的简介

1.4.1辨识的目的

1.4.2辨识的应用

1.5 MATLAB／Simulink的过程仿真

1.5.1 MATLAB的优势和发展现状

1.5.2 MATLAB／Simulink的过程仿真简介

1.5.3国外的挤出控制系统研究现状

1.6本课题的主要研究内容、目的和意义

1.6.1本课题的主要研究内容

1.6.2本课题的目的和意义

第二章 基于PLC和VPN技术的双阶挤出系统的远程监控

2.1双阶挤出系统可编程控制器的远程监控方法

2.1.1双阶挤出系统的组成原理

2.1.2 S7—200的拨号上网连接方式简介

2.2利用CP243-1建立基于互联网的远程监控通讯链路

2.2.1 CP243—1以太网通讯模块简介

2.2.2 ADSL及VPN技术应用

2.3系统硬件设计和软件应用

2.4总结

第三章 基于过程数据的实验建模流程

3.1过程动态数据建模的判别方法和确定

3.1.1一般控制系统分析

3.1.2典型的动态特性分析

3.2基于过程数据的实验建模流程

3.3单阶挤出系统中压力控制的常用装置及方法

3.3.1压力波动对于挤出稳定性的影响分析

3.3.2压力的机械装置控制

3.3.3压力的闭环反馈控制

3.4双阶挤出系统连接体压力控制

3.5被控变量的选取

3.5.1被控变量的选取原则

3.5.2被控变量的选取

3.5.3操作变量的选取

3.5.4测量变量的选取

3.6总结

第四章 双阶挤出系统数据采集实验和数据分析

4.1双阶挤出系统数据采集实验

4.1.1实验仪器设备

4.1.2实验原料

4.1.3实验组成示意图

4.1.4实验方案设计及实验步骤

4.2 LabVIEW挤出机性能参数测试系统

4.2.1 LabVIEW挤出机性能参数测试系统硬件组成

4.2.2 LabVIEW挤出机性能参数测试系统软件组成

4.3用于数据分析和科学绘图的Origin软件

4.3.1软件功能介绍

4.3.2软件的主要特点

4.4模型识别和传递函数的建立

4.4.1基于不同输入变量的模型识别和传递函数建立

4.4.2连接体压力传递函数的结果和讨论

4.5总结

第五章 基于过程传递函数的MATLAB仿真

5.1 双阶挤出机连接体压力控制的输入手段影响分析

5.2 PID控制器的介绍

5.2.1 PID控制器

5.2.2 PID控制器参数分析

5.2.3 基于喂料转速的连接体压力的PID校正器设计

5.3 PID控制与史密斯预估器控制的MATLAB计算及仿真

5.3.1 史密斯预估器

5.3.2 PID控制与史密斯预估器控制的闭环系统计算与仿真

5.4总结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2不足和展望

6.2.1不足

6.2.2展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介