组态王-自动配料系统

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自动化专业

控制系统软件设计

指导教师：

题 目：混合配料监控系统

实现软件： 组态王

组 别：

学生XX：

学生班级：

完成日期：

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目录

一、组态王软件概述1

二、设计背景3

三、设计题目以及要求错误!未定义书签。

1题目3

2对象描述错误!未定义书签。

3测量信号3

4控制要求3

5设计内容4

四、实验目的4

五、实验步骤4

(一)创建组态画面4

(二)程序设计9

六、结束语11

七、参考书目12

一、 组态王软件概述

组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于议题，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它给予Microsoft

Windows XP/NT/2000/7操作系统，用户可以在企业网络的所有层 2 / 13

次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本以及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和鼓掌诊断，到网络结构的分布式大型集中监控管理系统的开发。

组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统组成。

工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对一游工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。

工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。

运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。

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题 目： 自动配料控制系统的设计

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内容摘要

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。

２０１２－＃－・８月・　学术・理论　现代衾案　

浅谈提高自动配料系统配料精度的控制方法　袁向荣（山东英才学院机械制造与自动化工程学院山东济南２５０１００）　摘要：自动配料系统在　台金、建材、ｔ￣．ｒ－等行业有着广泛应用，但在配料过程中，配料精度不容易控制，自动控制系统的性能直接决定　了配料精度。文章分析了自动配料系统的结构及应用特点，提出了在不同生产过程中，对于不同的配料精度要求，提高自动配料系统配料精度　的几种控制方法。　关键词：自动配料称重仪表预测控制　自动配料系统在冶金、建材、化工等行业有着广泛应用，配料精　度是影响产品质量的关键因素，配料系统的效率对生产过程起着决定　性的作用。因此，提高自动配料系统的效率与配料精度是近年来很多　企业关注的重点。　自动配料系统有以下显著特点：被测对象处于非静止状态；在线　自动测量；在短时间内进行快速测量，要求系统有良好的时间响应特　性。基于自动配料系统的上述特点，在进行控制系统设计时，在保证　可靠性的前提下，要求各个环节都要有较快的时间响应特性，使自动　配料系统的配料精度满足要求。　一、自动配料系统的构成及工作原理　ｌ、自动配料系统的构成　自动配料系统是机电一体化的高新技术产品，它由机械、检测和　电气控制三大部分组成。机械系统的作用是完成对有关物料的存储、　输送等功能，主要由给料机、输送带、料斗、料门开关等组成；检测　部分的作用是对配料过程中的各种物料进行称重，主要由秤体、传感　器等组成，常用的检测部分采用应变式传感器，弹性元件通过应变片　将物料重量转变成微应变信号，通过桥式电路转变成电信号，输出与　物料量值成正比的模拟信号，可以采用实物标定或电标定的方式确定　与电信号相对应的准确重量值。电气控制部分的作用是在配料过程中　进行控制，控制物料的输送、加料和卸料，主要由电动机、变频器、　称重显示器和计算机等组成。　２、自动配料系统的工作原理　自动配料系统的工作原理是：首先根据配制比例设定各物料的给　定值，由称重控制器或计算机顺序控制各种物料的加料，并检测物料　的加人量，根据系统设定物料的多少来控制下料电机的转动速度，当　物料加量达到设定值时关闭此物料的进料阀门，直到所有的物料按照　设定加量值加量完毕结束配料。　二、自动配料系统的工作方式　根据生产要求，自动配料系统可以工作在以下三种工作方式：　１．手动工作方式：由操作人员利用手动按钮进行配料作业，计算　机只是作为仪表来进行显示。该工作方式效率低，一般仅用于系统调　试或某些特殊情况。　２．计算机半自动工作方式：由计算机按照操作人员的指令，实现　相应物料的配比。　３．自动工作方式：配料系统按照所选定的配料流程自动完成各项　配料任务，期间基本不需要人员干预。正常生产过程中，系统一般工　作在自动工作方式。　在自动配料过程中，影响配料精度的因素较多，主要包括给料的　速度和均匀度、料斗的震动、落差（空中余料）和过冲量等因素。料　斗的震动使得传感器得到的重量信号并不能准确地反映料斗内实际物　料重量。落差是由于运动中的原料（从给料机或阀门进入到秤斗行程　中的原料流），还没有到达秤斗的原料料面而产生的。过冲量是由于　从电子装置发出停止信号到阀门确实关闭或到给料机确实停止转动要　有一段延迟时间。其中所配物料的比重、流量和落差的大小不同造成　的过冲量的随机变化，给配料精度的控制带来了较大的困难。　兰、提高自动配料系统配料精度的控制方法　不同的生产过程，对自动配料系统的配料精度和工作速度有着不　同的要求，自动配料系统大致有以下三种控制方式：计算机、ＰＬＣ和　定量称重控制仪表三种控制类型。　１．采用计算机进行控制。该种控制方式是在计算机的控制下，按　用户预先设定的配料方案自动称量各种物料，自动对配料的各个环节　进行控制，完成配料过程。自动配料系统准确配料的关键是控制下料　电机的转速和启停，在配料过程中，根据下料量的多少，对电机的转　速进行控制，分为高速下料和低速下料等不同的下料模式，既可提高　系统的工作效率，又可提高配料精度。当实际下料与设定值差值较大　时，采用高速下料模式，这样可以提高系统的工作效率。当已下料值　接近于设定值时，采用低速下料模式，由于下料口与料盘问的空中滞　留物料，达到控制提前量时，电机停止转动。在实际配料过程达到控　制提前量时，由于物料密度差异，当电机停止转动后滞留的空中物料　质量不同，所以系统应能根据实际运行状况设定电机停止的提前量。　根据每种材料的落差补偿系数确定给料结束时刻，待称量斗稳定后读　取料斗内物料的最终重量并与设定值进行比较，作为下一次重新选择　配料落差修正系数的依据。即当前配料采用上一次配料的实测落差值　与落差补偿值的均值进行落差补偿，这种方式可使配料系统的配料精　度随配料次数增加而提高。　２．采用ＰＬＣ进行控制。　ＰＬＣ通过将计算机技术与传统的继电器控制系统有机结合，能够　实现高度灵活、高可靠性的工业控制。在自动配料系统中，ＰＬＣ主要　负责接收外部的开关信号，以此来判断当前系统的运行状态，并输出　各种控制信号，控制接触器、继电器、电磁阀等部件进行相应的动　作。根据具体的配料过程，在配料开始时，电机正常运行，给料系统　高速下料；在物料重量接近目标值时采用ＰＬＣ点动控制模式进行点动　下料，从而保证物料计量精度的要求。另外，ＰＬＣ还负责接收上位机　的控制命令，完成自动配料的控制。　３．采用专用定量称重控制仪表进行控制。　定量称重控制仪表一般是为定量包装、分选和自动配料等应用场　合专门定制的，该仪表具有采集重量信号并进行处理、发出相应控制　信号的功能，安装调试方便，是目前自动配料系统中较为常见的一种　控制方式。采用定量称重控制仪表对所配物料进行检测和控制，能够　较好地克服配料精度低的缺点，同时又具有直接实现质量配比，可靠　性高等优越性。定量称重控制仪表一般有快、慢两种加料速度，在配　料开始采用快加料，快加提前量是为慢加料过程确定加料量，到达设　定值后采用慢加料，慢加提前量是补偿空中飞料的影响，使称量值尽　可能地接近设定值。因此，根据实际生产过程对称重仪表进行设置，　合理设置快加提前量与慢加提前量，就能较好地控制配料精度。通过　对配料过程进行试验，对于不同物料，根据多次测量的误差情况，设　定控制提前量。该种控制方法适用于给料速度均匀的生产过程，如果　给料速度波动大，将造成定量偏差大，影响配料精度。　四、总结与思考　目前，在配料过程中引入预测控制算法或采用模糊神经网络预测　现代企业教育　ＭＯＤＥＲＮ　ＥＮＴＥＲＰＲｌＳＥ　ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ　

目 录

1绪论 ............................................................................................................................... 1

2系统需求分析 ............................................................................................................... 1

3系统方案论证 .................................................................................................................. 2

4系统监控界面设计................................................................................................................. 2

5数据字典设计 ......................................................................................................................... 4

5.1变量定义 .......................................................................................................................... 4

5.2实时趋势曲线 ................................................................................................................. 5