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造纸法再造烟叶智能控制系统的设计研究

作　者: 乔旭兴
导　师: 马思乐
学　校: 山东大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 再造烟叶可编程逻辑控制器现场总线组态软件自适应PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
引　用: 1次
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内容摘要

吸烟有害健康；但是香烟与大众生活密切相关,对国民经济的发展有着不可估量的影响。烟草薄片学名再造烟叶,它是指在烟片的生产进程中,掺兑烟梗、烟末、香草等原料,人为地改变卷烟的理化特性；可以有效地降低烟丝中的焦油含量,改善香烟抽吸口感,控制卷烟燃烧速率,从源头上减小吸烟对人体的危害。造纸法再造烟叶是目前最先进的生产再造烟叶方法,它既可以提取出烟叶、烟梗中的有效成分,又可以根据工艺要求改善原料配比,生产出不同香气的卷烟产品,是一项绿色环保的高新技术,具有重大的社会与经济效益。随着工业大生产的发展,传统的生产方式已经满足不了日益膨胀的市场需求；本文以实际工程项目为技术依托,充分考虑烟草行业的总体状况,根据“集中管理,分散控制,全局监控”的设计原则,综合运用了当前工业控制领域的多种先进技术,对造纸法再造烟叶生产线的智能控制系统进行了设计研究,以达到保障安全生产,提高生产效率的目的。笔者在充分了解造纸法再造烟叶生产工艺的前提下,提出了以现场总线技术为系统基本架构的总体设计思想,构建SCADA系统。选用美国罗克韦尔公司的自动化控制器,在NetLinx开放式网络的基础上,运用DeviceNet将分布式设备高速连接至控制器,控制器之间通过ControlNet完成高效重复的信息传送,最后以Ethernet/IP的形式完成对整个系统的集成管理。利用编程软件RSLogix 5000编写完善的控制程序；RSLinx完成智能设备与上位机的通信；RSNetWorx对网络系统作出了统一的规划；上位机采用iFIX组态软件作为OPC的客户机与服务器,利用其强大的脚本编辑能力,调用COM组件,创建人性化的操作界面。电子皮带秤在生产线中应用场合较多,为了更好地完成称量,保证原料配比正确、成品足量封箱,运用传统PID技术与当代模糊自适应理论相结合的控制策略,对皮带秤控制系统进行综合设计。PID控制系统鲁棒性好,可靠性高,被广泛应用各种工业场合；模糊技术很好克服了被控对象无法建立精确模型的弱点,实现了PID控制参数的在线自适应调整。整条生产线是现场总线控制系统,各关节环环相扣各司其职,相互配合协调：以可编程控制器作为整个系统的大脑,动力电缆作为血液循环系统,现场传感器作为感知系统,各种执行器、电机充当运动系统；现场总线技术构建系统神经网络,编程软件、通信软件、网络组态软件赋予系统灵魂支撑,上位机画面、仓储管理系统架起生产线与管理者的桥梁,完成与用户的交互。本系统投入使用以来,运行状态良好,达到了生产工艺要求。目前该生产线日产成吨再造烟叶,这些烟草薄片被运往全国各地甚至远销海外。已经有越来越多的卷烟产品开始掺兑再造烟叶,希望国产造纸法再造烟叶之路能够愈走愈宽。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
符号说明  14-15
第一章前言  15-18
  1.1 课题研究的必要性  15-16
  1.2 国内外发展现状  16-17
  1.3 课题的研究内容  17-18
第二章工艺流程介绍  18-21
  2.1 造纸法再造烟叶基本原理  18
  2.2 造纸法再造烟叶生产线构成  18-20
    2.2.1 造纸法再造烟叶生产流程  19
    2.2.2 污水处理部分  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章系统总体设计  21-32
  3.1 引言  21
  3.2 控制系统设计原则  21-23
  3.3 现场总线控制技术  23-25
    3.3.1 现场总线的定义  23
    3.3.2 现场总线的特点  23-25
  3.4 系统整体架构  25-27
  3.5 控制单元功能描述  27-29
    3.5.1 现场设备层  27
    3.5.2 过程控制层  27-28
    3.5.3 操作服务层  28
    3.5.4 监控管理层  28-29
  3.6 系统实现可行性分析  29-31
    3.6.1 控制器选取分析  29
    3.6.2 现场总线选取分析  29-30
    3.6.3 生产者/消费者模式  30-31
  3.7 本章小结  31-32
第四章系统硬件实现  32-57
  4.1 PLC系统设计  32-42
    4.1.1 ControlLogix系统选型  33-36
    4.1.2 FlexLogix系统选型  36-37
    4.1.3 Point I/O系统  37-38
    4.1.4 ControlNet  38-40
    4.1.5 DeviceNet  40
    4.1.6 ControlNet与DeviceNet的比较  40-42
  4.2 仪器仪表  42-44
    4.2.1 电磁流量计  43
    4.2.2 侧装静压式液位计  43-44
    4.2.3 水分测定仪  44
  4.3 异步电动机  44-52
    4.3.1 异步电动机机械特性  44-46
    4.3.2 异步电动机的软起动  46-48
    4.3.3 Y/YY双速电机  48-51
    4.3.4 变频器调速  51-52
  4.4 卧螺离心机  52-54
  4.5 风选除杂系统  54-55
  4.6 电缆系统  55-56
  4.7 本章小结  56-57
第五章系统软件实现  57-79
  5.1 PLC编程软件RSLogix 5000  57-61
  5.2 通信软件RSLinx Classic  61-62
  5.3 网络组态软件RSNetWorx  62-69
    5.3.1 ControlNet组态软件  62-64
    5.3.2 DeviceNet组态软件  64-66
    5.3.3 EtherNet/IP组态软件  66
    5.3.4 变频器网络组态  66-69
  5.4 上位组态软件iFIX  69-76
    5.4.1 组件对象模型(COM)  70-73
    5.4.2 OPC技术  73-76
  5.5 仓储管理系统  76-78
  5.6 本章小结  78-79
第六章电子皮带秤控制系统设计  79-94
  6.1 电子皮带秤称量原理  79-80
  6.2 PID控制  80-82
  6.3 模糊自适应PID原理  82-83
  6.4 模糊控制器的设计  83-91
    6.4.1 输入输出变量选择  84
    6.4.2 论域量化  84-85
    6.4.3 模糊化  85-86
    6.4.4 模糊推理  86-91
    6.4.5 解模糊  91
  6.5 MATLAB仿真  91-93
  6.6 本章小结  93-94
第七章后记  94-96
参考文献  96-98
致谢  98-99
攻读硕士学位期间发表的论文  99-100
学位论文评阅及答辩情况表  100

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