自动配料优化控制系统设计

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自动配料系统是一种在线测量动态计量系统,集输送、计量、配料、定量等功能于一体,在冶金、建材、化工、饲料加工等行业中得到广泛应用。设计开发自动配料优化控制系统,对于改善劳动条件、提高产品质量和生产效率具有十分重要的现实意义。 本文首先对自动配料系统的应用背景、发展趋势进行了综述,针对当前配料生产企业工艺水平相对落后、自动化水平低、生产效率低等不足,设计了一个自动配料优化控制系统,系统能够工作在全自动、远程手动以及本地手动三种模式下。 在硬件设计上,采用工控机与PLC相结合的总体控制结构,由工控制机实现系统的管理和远程监控,PLC完成设备级的动作控制及相关信号的处理,通过以太网及RS-485总线实现系统的联接与通信;改进了配料车定位系统,利用设计的定位盒实现位置编码方案,提高了定位精度。 在软件设计上,设计开发了画面实时监控和数据库管理(SCADA)等上位机应用软件,能够保存产品配方、料仓数据、实时数据等,并能够实现历史数据查询、报表打印、实时数据及状态显示、远程控制等功能,两台上位机数掘库能够有效地保持同步。设计了下位机PLC主控程序以及通信、配料精度控制和配料车行走子程序。 针对配料系统普遍存在的配料落差控制问题,采用了一种基于模糊自适应结合PID的复合型预测控制算法,算法将模糊自适应控制宽范围快速调节和PID精确调节的特点有机结合起来,当系统的偏差大于某一设定值时,采用结合了人的经验的模糊自适应规则控制,当系统偏差小于设定值时采用PID控制,模糊控制器的两个输入分别为系统期望值和偏差,通过不同的期望值,预测不同的空中落差,并通过仿真实验证明了该方法的有效性;针对批量生产时的工作效率问题,通过对两台配料车工作时序的认真分析,建立了系统的数学模型,并利用遗传算法进行寻优,精心设计了遗传算子,求解出了最大工作效率所需的两台配料车的最佳行走路径,解决了配料车行走路径的优化问题。 该课题研究开发成果,已投入不定形耐火材料实际生产,运行结果表明,系统运行稳定可靠、控制精度和生产效率高。
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