基于PLC-模糊PID气力除尘控制系统在家具车间应用中的研究

论文摘要

家具生产车间产生的木屑、粉尘对环境和工人健康造成了极大危害,并且给工厂带来巨大的安全隐患,是家具生产企业三大公害之一。堆积的木屑、粉尘使工人不能正常工作,生产不顺畅,生产率降低,生产成本大幅增加。气力除尘系统改变了这种状况,也带来了新的问题。目前,国内家具生产企业的气力除尘系统一般是根据家具车间配置最大化来选用风机,所选用的风机始终以配置最大化来运行,造成能源大量浪费。如何依据管道内木屑量来控制风机转速是家具行业气力除尘系统降低功耗的关键之一。本课题针对家具车间的这种状况,研究设计了一个基于PLC变频调速的模糊PID控制系统。本控制系统采用基于PLC的模糊PID控制方法,并通过变频器调整风机转速,实现了除尘系统的低耗运转。为了实现控制目的,设计了控制系统硬件装置,搭建了控制平台;利用PLC的CX-progrm编程软件对PLC进行梯形图编程,实现了系统硬件基本控制;同时,本控制系统上位机选用了组态王监控软件进行现场数据的采集、记录和反馈,具体设计了监控主界面、实时趋势曲线画面、报警和事件画面以及实时数据报表界面等,实现了现场远程监控;另外,设计了PID模糊控制器,采用模糊推理的方法实现PID参数在线自整定,使控制过程的静、动态性能指标更加理想;最后,利用MATLAB软件的模糊工具箱对模糊PID控制系统进行了仿真验证,并利用C语言编制了控制器输出量转化为变频器输入量的独立算法模块,以便日后对其进行更新和升级。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 家具行业的发展概况
• 1.1.2 家具生产中气力除尘控制系统的应用
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容和方案
• 2 家具车间气力除尘控制系统
• 2.1 气力除尘控制系统概述
• 2.2 家具车间气力除尘系统的分类
• 2.2.1 稀释流输送
• 2.2.2 密集流输送
• 2.2.3 其它性质气力输送
• 2.3 在家具车间中的木屑及粉尘特性
• 2.4 家具车间除尘系统参数
• 2.4.1 基本参数相互关系及计算
• 2.4.2 参数测量方法
• 2.5 本章小结
• 3 气力除尘系统总体设计
• 3.1 气力除尘系统装置的基本组件
• 3.2 气力除尘系统装置分析与设计
• 3.2.1 气力除尘系统装置的设计思路
• 3.2.2 气力除尘控制系统的总体设计
• 3.3 气力除尘系统的整体构架
• 3.4 本章小结
• 4 气力除尘控制系统硬件设计及软件设计
• 4.1 硬件设计
• 4.1.1 硬件选型
• 4.1.2 组装硬件的外部电路图
• 4.2 通信方式
• 4.3 软件和控制柜界面设计
• 4.3.1 软件设计
• 4.3.2 控制柜界面设计
• 4.4 本章小结
• 5 控制器和监控界面的设计
• 5.1 控制器设计
• 5.1.1 模糊PID控制器总体设计
• 5.1.2 模糊PID控制器的设计
• 5.2 模糊PID控制系统的仿真研究
• 5.3 模糊PID控制器控制量和输出变量的换算
• 5.4 远程监控界面设计和系统可靠性分析
• 5.4.1 组态王设计监控界面步骤
• 5.4.2 系统抗干扰设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 梯形图程序
• 附录B 模糊关系求解程序
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢