粉针螺杆分装机控制系统的设计与分装精度控制方法的研究

论文摘要

在医药生产工业中,分装机是一个尤为重要的环节,它是保证药品质量和产量的一个关键环节。而粉针分装生产线上用的分装机大体上可分为气流分装机和螺杆分装机,螺杆分装方式由于具有装量精度高、适应多品种、多规格生产等诸多优点而占有重要地位。传统的螺杆分装系统中分装机在分装过程中容易出现分装精度变化较大,影响生产效率。本课题结合某制药厂建设的一套八头螺杆分装机设备项目,开发一套以PLC控制器为核心的计算机控制系统,并在分装精度的控制方法上进行了探讨。该控制系统采用上下位机结构:上位机采用工业控制计算机和液晶显示器,软件采用北京亚控公司的“组态王6.0”组态软件,主要功能是实现分装系统分装过程的生产过程监控,实时地监视整个生产过程的各种数据以及报警信息,并可以存储和打印历史数据;下位机硬件采用OMRON公司C200系列C200HG PLC,软件采用与PLC控制器配套的CXP5.0对PLC控制器进行软件编程,从而实现分装生产过程的全部控制动作。由于分装过程中采用了15台伺服电机、两台电子天平,因此整个控制系统的网络结构采用串行总线。11台分装机核心部件直接连接到C200HW-COM06-EV1模块的RS485接口,2台称量星轮伺服电机、2台推进器伺服电机、2台电子天平经过RS485/RS232转换后接至C200HW-COM06-EV1模块的RS232接口。本文对粉针螺杆分装系统的分装工艺、计算机控制系统软硬件设计进行了详细的论述。针对分装机是一个非线性,随机干扰强,且无法确定其精确的数学模型,在分装精度难以控制好的问题上,本文中结合现场实际生产情况,采用专家控制方法在分装精度的智能控制上进行了深入的探讨,并在MATLAB上进行了仿真,得到了较好的仿真结果,为下一步运用于实际生产打下坚实基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 粉针分装设备的发展现状
• 1.2 粉针分装设备的分类
• 1.3 粉针螺杆分装系统的工艺过程与组成
• 1.3.1 粉针螺杆分装系统工艺过程
• 1.3.2 粉针螺杆分装系统的组成
• 1.3.3 粉针螺杆分装机的特点
• 1.4 本课题的研究内容与结构
• 第2章 计算机控制系统的硬件设计
• 2.1 计算机控制系统的组成
• 2.2 交流伺服电机控制器的设计
• 2.3 通讯协议转换器的设计
• 2.3.1 看门狗定时器
• 2.3.2 RS485通讯接口
• 2.3.3 RS232通讯接口
• 2.4 PLC系统的设计
• 2.4.1 上位机组成
• 2.4.2 下位机组成
• 2.5 本章小结
• 第3章 控制系统的软件设计
• 3.1 控制系统下位机软件程序的设计
• 3.1.1 PLC系统功能模块设计
• 3.1.2 生产控制模块设计
• 3.2 上位机监控软件程序的设计
• 3.2.1 "组态王"软件
• 3.2.2 功能模块设计
• 3.2.3 上位机画面设计
• 3.3 上下位机通讯问题的解决
• 3.3.1 通讯数据异步问题的解决
• 3.3.2 事件触发的加速
• 3.3.3 上位机与PLC通讯速度的提高
• 3.4 交流伺服控制器的软件程序的设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 分装精度控制方法的研究
• 4.1 粉针剂分装装量精度的要求和影响因素
• 4.1.1 粉针剂分装装量的要求
• 4.1.2 影响装量精度的因素
• 4.2 装量精度的控制策略
• 4.3 专家控制概述
• 4.3.1 专家控制的产生
• 4.3.2 专家控制的研究现状
• 4.3.3 专家控制的基本思想
• 4.3.4 专家控制的目标及其与专家系统的差别
• 4.3.5 专家控制系统的特点及类型
• 4.3.6 直接专家控制的结构
• 4.3.7 专家控制器的设计步骤
• 4.4 分装系统专家控制器的设计
• 4.4.1 专家控制器的结构
• 4.4.2 知识库的建立
• 4.4.3 控制规则集的建立
• 4.4.4 推理方法的选用
• 4.5 专家控制系统的计算机系统仿真
• 4.5.1 仿真软件的介绍
• 4.5.2 被控对象的数学模型
• 4.5.3 仿真曲线
• 4.5.4 控制算法的仿真结论
• 4.6 本章小结
• 第5章 结束语
• 5.1 工作总结
• 5.2 下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介