论文摘要
随着真空冷冻干燥技术的普及和发展，相应提高了对真空冻干设备控制精度和控制稳定性的要求。本论文从这两方面要求入手，提出了“PLC做下位机+PC做上位机+Fuzzy算法”的控制模式。这种模式集PLC控制的稳定性，PC控制的直观、友好性，和Fuzzy控制的智能性为一体。论文重点论述PLC的自动、半自动化流程控制的实现，PLC与PC上下位机之间通讯的实现，模糊控制器的设计及其在PLC程序中的实现；另外还有使用Microsoft Visual C++开发的上位机软件。本系统将模糊控制与PLC结合应用于真空冻干生产线上，解决了加热板温度、物料温度、真空度、冷阱温度相互影响，且影响程度难以确定，从而温度控制模型难以建立，温度曲线超调大、难控制的问题，还充分发挥了PLC控制灵活、稳定，编程方便的优点，和上位机具有友好交互界面的优点。这种控制方式的综合控制性能较好，而且在很多类似的工控场合，都是一种比较理想的控制方式。研究本课题的过程中，本人主要完成以下工作：1、深入研究了真空冻干设备的特点、功能、关键技术以及实施步骤，总结了现有设备的优缺点，并在此基础上，提出了一种新的控制模式——“PLC做下位机+PC做上位机+Fuzzy算法”。2、分析了模糊控制算法，并进行模糊控制器的设计。3、调研了PLC在真空冻干设备中应用的可行性后，选择OMRON的CJ1系列的PLC，并针对系统选择了适用的模块。4、详细分析了冻干设备的生产流程，然后依据流程图编制了PLC的程序和上位机的程序，并通过串口实现上下位机间的实时通讯。5、在工程中进行试运行。
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摘要ABSTRACT第一章 引言1.1 真空冻干技术的应用背景1.1.1 什么是真空冻干1.1.2 食品冻干原理1.1.3 冻干食品的品质1.1.4 可冻干的食品1.2 真空冻干生产线1.3 真空冻干的发展概况第二章 PLC的发展概况2.1 PLC的分类2.1.1 根据I/O点数分类2.1.2 根据结构、形状分类2.1.3 根据生产厂家分类2.2 PLC的特点2.2.1 可编程控制器的特点2.2.2 可编程控制器的主要功能2.3 PLC的通讯2.3.1 PLC网络构成2.3.2 PLC通信的实现2.3.2.1 PLC与计算机之间通信2.3.2.2 PLC之间通信2.3.2.3 PLC网络2.4 CJ1系列的PLC2.4.1 基本系统配置2.4.2 I/O单元2.4.3 扩展系统配置2.4.4 单元电流消耗第三章 模糊控制3.1 模糊控制的基本原理3.2 模糊控制器的设计3.2.1 控制器结构的选择3.2.2 语言变量和模糊化策略的确定3.2.3 建立模糊控制规则3.2.4 确定模糊推理机制3.2.5 确定解模糊策略3.3 模糊控制算法的实现第四章 总体设计4.1 控制系统的工作流程4.1.1 进舱流程4.1.2 抽真空流程4.1.3 加热流程4.1.4 出舱流程4.1.5 冲霜流程4.1.6 热媒压力监测流程4.2 控制量的统计4.2.1 用到的传感器4.2.2 生产线的主要机械设备4.2.3 PLC的输入、输出点数4.3 PLC的选型4.3.1 CPU模块: CJ1M-CPU114.3.2 I/O模块: CJ1W-MD5634.3.3 温度传感模块: CJ1W-PTS16或CJ1W-PTS524.3.4 模拟量I/O模块: CJ1W-MAD424.3.5 电源模块: CJ1W-PA202第五章 下位机程序的设计5.1 I/O点分配5.2 相关模块的应用5.3 工作流程的实现5.4 PLC与上位机的通讯5.5 模糊控制在PLC中的应用第六章 上位机程序的设计6.1 上位机程序的显示界面6.2 上位机与PLC中的通讯第七章 结论与展望7.1 结论7.2 展望致谢参考文献攻读学位期间的研究成果
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