混凝土搅拌站智能控制系统

论文摘要

随着铁路客运专线等国家一系列重点工程和各省市地方基础设施建设工程的相继启动,施工工艺标准随之逐步提高,极大刺激混凝土需求市场,同时对混凝土搅拌站控制系统也提出了更高的要求。然而与发达国家相比,我国混凝土搅拌站控制系统的研究在稳定性和配料精度方面都存在很大的差距,因此急需研制开发高精度、智能型的搅拌站控制系统。针对以单片机为核心的自动控制系统存在的配料误差大、精度低、故障率高、界面人性化不足等问题,本文运用神经网络算法与遗传算法相结合对系统配料误差进行补偿,设计出全新一代的混凝土智能控制系统。首先对混凝土搅拌站的发展、生产工艺、控制系统的国内外现状等进行了全面论述,并对生产混凝土过程进行建模和对其产生配料误差的原因进行分析;然后运用基于遗传算法改进的神经网络算法对混凝土配料过程误差进行补偿;最后以工控机和PLC为核心,配以高性能的数字模块化外设组成的一体化计算机多级自动控制系统;上层监控系统采用了基于数据库技术的系统软件,实现了信息共享;还采用组态王软件设计了更加生动和人性化搅拌站操作监控界面。最终实现了对混凝土搅拌站整个生产过程的集成自动控制。实践结果表明,本文所设计的混凝土搅拌站智能控制系统提高配料的精度,满足和贴近实际工程的高精度、高速度和高智能化配料需要,对混凝土搅拌站控制系统的更新换代有很大的社会意义和推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要内容及安排
• 第二章 混凝土搅拌站的工作原理及系统构成
• 2.1 混凝土搅拌站概述
• 2.2 混凝土搅拌站的分类和组成
• 2.3 系统工艺流程
• 2.4 混凝土搅拌站控制系统
• 2.4.1 混凝土搅拌站称重系统
• 2.4.2 混凝土搅拌站的控制系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 混凝土搅拌站配料过程分析及系统误差补偿研究
• 3.1 搅拌站生产混凝土过程的数学模型
• 3.1.1 搅拌站配料控制过程的数学模型建立
• 3.1.2 搅拌站配料过程数学模型分析
• 3.2 搅拌站配料误差分析及PID算法
• 3.2.1 搅拌站配料误差分析
• 3.2.2 PID算法
• 3.3 搅拌站配料控制算法
• 3.3.1 人工神经网络及BP训练算法
• 3.3.2 遗传算法
• 3.3.3 遗传算法在神经网络方面的应用
• 3.3.4 基于BP神经网络算法的混凝土搅拌站配料控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 混凝土搅拌站控制系统实现
• 4.1 混凝土搅拌站设计原则
• 4.2 混凝土搅拌站总体设计
• 4.3 底层硬软件设计
• 4.3.1 传感器的选型
• 4.3.2 可编程控制器的特点及选型
• 4.3.3 软件设计
• 4.4 上位机及上层监控系统设计
• 4.4.1 上位机的硬件配置
• 4.4.2 组态软件研究及选用
• 4.4.3 搅拌站自动控制监控系统组态
• 4.4.4 上位机其他程序设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本论文的工作总结
• 5.2 进一步的讨论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果