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随着经济的发展,小料称量系统在橡胶、印钞、油墨、化工、食品等工农业生产中得到了广泛的应用。论文所研究的称量控制系统主要针对于橡胶行业的配料环节,实现对称量过程的自动化控制。论文的主要内容包括系统总体结构、上位机和下位机系统的架构和实现、模糊控制和自适应控制基本原理、动态称量模型的建立及控制算法的研究。
首先结合对小料称量系统需要具有快速的反应速度、可靠的数据通信、稳定可靠的控制系统运行的要求,确立了采用PC计算机作上位机、PLC和智能设备(智能仪表、变频器等)为下位机的两级控制体系结构的系统方案,并进行了硬件集成组态和软件实现。在这种两级控制系统中,数据通信是整个系统连接的纽带,经过分析和研究,采用了基于Profibus现场总线技术的通信,以及良好的抗干扰措施,提高了通信的质量,保证了整个控制系统的品质。上位工控机实现了系统运行过程的监控、连续配方的下传运行,强大的报表功能对生产数据进行记录和管理。下位机使用性能可靠的工业可编程逻辑控制器,实现对控制系统整体运行的控制。
然后分析了动态称量过程的物理机理,确定了称量过程的各影响因素,在此基础上建立了动态称量过程的模型。由于模型的不确定性,采用传统控制方法难以实现系统的控制要求。设计了不需要精确数学模型的模糊控制器,为了提高控制器的适应性,本文提出了用自适应控制算法来优化常规模糊控制器的设计,使得常规模糊控制器具有自适应、自组织、自学习的能力,使得模糊控制参数和规则在控制过程中能够得到自动地调整、修改和完善,从而使系统的控制性能得到不断地改善,达到最佳的控制效果。使称量过程中模型可以不断逼近真实模型。
该系统的成功研制和应用,将提高生产效率和控制精度、降低工人的劳动强度。本方案对其它行业的称量控制系统也有一定的指导和借鉴作用。