基于PLC玻璃配料工艺控制系统的研究

发布时间：2016-10-02 06:57

摘 要

玻璃生产工艺是材料的化学成分的建立和均质化。在连续生产中的原料成分，准确、 均匀、 稳定的条件是玻璃的高质量生产先决条件。特别是随着材料的制备，需要同时对各种原料准确重质，拌和、 运输和加工，一旦事故将造成重大经济损失。准确称量原料是核心的配料过程中的，由于设备故障或人为因素都容易导致成分错误的材料，造成玻璃的质量下降。此外，如果使用人工成分，因为网站灰尘较大，很容易对人体造成损害。因此，，为了提高称重精度，配料系统，以提高系统的自动化水平和可靠性，对玻璃生产的保护线品质及稳定性的生产，改善工作环境，具有重要的现实意义，提高劳动生产率。因此，自动配料原料是现代玻璃行业发展的趋势。
本文首先对玻璃配料控制的现状进行分析并且针对其中的问题进行了深入的分析和研究，找出这些问题的影响因素并且采用各种高科技方法试图进行解决，在做足了理论方面的研究后着手于设计一个玻璃配料控制系统，在首先确定其整体结构的情况下层层深入，利用各种算法、各种技术，旨在提高整个系统的精度，并且最终将计算机与PLC也加入进来得到一个符合预期的系统并将之用于实践当中，表现良好。 
关键词： 玻璃生产；准确称量；配料控制；提高精度；PLC
 
ABSTRACT

Glass production was the establishment and homogenization of material chemical composition. In the continuous production of raw ingredients, precise, uniform and stable conditions is a prerequisite for high quality production of the glass. Especially with the preparation of materials, you need accurate heavy on materials, mixing, transporting and processing, once the accident would result in significant economic losses. Accurately weigh the raw materials are key ingredients in the process due to equipment failures or human factors can easily lead to constituents the wrong material, resulting in the decline in the quality of the glass. In addition, if you are using artificial ingredients, because the website larger dust, it is easy to cause damage to the human body. Therefore, in order to improve the accuracy of weighing and batching systems, to improve the level of automation and reliability, protection for glass production line quality and stability of production, improving the working environment, is of great practical significance and increasing productivity. Therefore, the Automatic batching the raw material is the trend of the modern glass industry.
Paper first on glass ingredients control of status for analysis and for which of problem for has in-depth of analysis and research, find these problem of effects factors and used various hi-tech method tries to for solution, in do foot has theory aspects of research hòu started yú design a glass ingredients control system, in first determines its overall structure of situation lower layer in-depth, using various algorithm, and various technology, aimed at improve whole system of precision, Computer and PLC, and will eventually be joined to get a system in line with expectations and to practice and perform well.
Keywords：Glass Production, Accurately Weighed; Control; Accuracy; PLC
 
目    录

目    录 3
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文研究内容 4
第2章 玻璃配料生产工艺及控制系统 6
2.1 玻璃配料生产工艺 6
2.2 玻璃配料称量方式 8
2.2.1 增量法称量工艺 8
2.2.2 增量法动态特性建模 9
2.2.3 增量法称量性能分析 9
2.2.4 减量法称量工艺 11
2.2.5 减量法动态特性建模 11
2.2.6 减量法称量性能分析 12
2.2.7 配料系统称量方案确定 13
2.3 玻璃生产对原料配料控制系统的基本要求 13
第3章 玻璃配料系统控制策略的设计 15
3.1 控制系统组成 15
3.1.1 给料系统 16
3.1.2 称量系统 17
3.1.3 中心控制及通讯系统 17
3.2 控制策略设计 18
3.2.1 逻辑控制设计 19
3.2.2 回路控制设计 20
3.2.3 模糊控制策略设计 20
3.2.4 模糊推理设计 24
3.2.5 精确量分析设计 25
3.3 模糊系统结构设计 26
第4章 玻璃配料系统控制软硬件设计 30
4.1 PLC程序结构设计 30
4.1.1 系统结构设计 30
4.1.2 控制程序流程 31
4.1.3 上位机程序设计 32
4.2 系统监控程序设计 33
4.3 通讯程序设计 35
4.3.1 PLC参数初始化 35
4.3.2 上位机通讯参数初始化 38
4.3.3 PLC与上位机通讯流程设计 42
4.4 称重检测模块设计 48
4.5 电机驱动模块设计 49
4.6 玻璃配料模糊控制的仿真试验 50
4.6.1 仿真分析 50
4.6.2 仿真试验 51
第5章 系统测试与误差分析 54
5.1 运行误差分析 54
5.1.1 称重仪表和传感器的精度 54
5.1.2 配料提前量产生的误差 55
5.1.3 配料控制系统产生的误差 55
5.1.4 操作产生的误差 55
5.2 现场运行效果 56
5.3 运行总结 57
第6章 总结 58
参考文献 60
致    谢 63
附    录 64

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

在工业和农业生产过程中，一些产品将某些种类的材料按一定比例混合，并且通过复合，混合原料按一定比例的过程中，配料的过程。如果混合比例根据预先确定的比例，直接影响产品的质量[1]。
同时，质量控制的质量成分直接关系到下游生产的成功。如果成分的质量不符合要求，从原材料、 能源浪费、 严重影响产品质量和产量，并因为配料误差甚至给整个生产事故[2]。因此，为了保证产品质量和生产顺利，认可机构有必要提高精度，确保原料配料过程的速度。
如今，随着计算机技术和自动控制技术的迅速发展，它离一般生产过程自动化的要求也越来越高。同样，在称重领域，提出了人们称重配料过程"快速、准确、连续、自动"要求[5]。因此，合理选择和设计的自动配料称重方式对原料的实现至关重要。配料控制系统符合现在和广泛的应用研究的发展，并取得了许多成功的范例应用程序。
此外，食品、 化工、 喂料，陶瓷行业离不开配料过程中，必须通过自动配料控制系统，实现生产的自动化。虽然不同的材料和生产工艺，在这些行业中，但配料控制系统用于完成这项任务基本上是相同的因此，自动控制系统的开发与研究具有一定的现实意义[6]。
本研究旨在使这些配料车间设备及控制系统，以满足生产工艺上玻璃原料配料要求，智能化，使系统达到很高的自动化程度，并具有较强。

第6章 总结

本文的研究成果大体如下：
    （1）经过对当前配料控制的现状的详细分析研究后优化了守旧的配料控制方式，采用先进的两级控制方式，这种优化后的方式能够使得系统在运行时有自动运行的能力，系统智能度大幅提升.
    （2）对常用的两种称量方式也进行了非常详尽的分析，并且根据本文研究对象的实际情况找到了最佳选择。
    （3）对系统的称重系统中的核心部分进行了优化，甚至在某些地方进行了重新的设计。
    （4）运用高科技的总线技术，使得系统现场控制能力大大提升，系统稳定性、可控性等性能大大提升。
    （5）由于考虑到系统稳定性和精度所以摒弃系统中的加、排料速度控制的双速法而采用了新型的模糊控制算法以此提高系统精度。
    （6）对系统进行查漏补缺，对系统产生的误差进行分析，并得出影响系统误差的各个因素，并给出了解决措施去解决这些问题。将计算机与PLC结合，使得操作者可以使用计算机操控整个系统，大大简化了操纵系统的难度。
为了提高系统称量的精度以提高整个系统的精度，本文通过直接替换一个量程更小称重精度更高的称重传感器来解决。先进的总线传输也能够用于系统数据的实时传输。总的来看，本文设计的系统在各方面都有着良好的表现，能够作为当前该领域的教科书式的风向标，具有一定的价值。
由于参考文献与设计者能力的有限，本系统的设计过程当中依然存在一些难以被解决的问题。如原料温度与均匀度并没有完全被控制在可接受的范围内，比如系统中一些原有的误差还是不能完全地消除，因此系统还是会存在一些精度上的问题。上述这些问题希望可以通过更深入的研究来完善。

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本文编号：128467