自动配料控制系统设计开题报告书.docx
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自动配料控制系统设计开题报告书
毕业论文（设计）
开题报告
题目自动配料控制系统设计
填写说明
1.毕业论文（设计）的选题应以专业课的内容为主，可以针对某些基础理论和学术问题进行探讨，也可以结合科技生产和社会生活的实际问题进行研究、开发与设计。
2.毕业论文（设计）一般为一人一题。
若需二人以上共同完成，须由指导教师提出并经院、系（部）负责人批准。
大题目的总体设计每个同学都要参加，其余部分应做到分工明确，每个学生必须独立完成其中的一部分工作，并独立撰写各自的毕业论文（设计）。
所有学生的选题经研究确定后，一般不允许中途更改课题。
特殊情况需要更改课题者，填写《XX大学毕业论文（设计）选题变更申请表》说明理由，并经指导教师，教学院、系（部）同意后方可更改。
3.本开题报告最迟应在开始毕业论文（设计）的前两周确定，并上报给指导老师，必须经指导老师和院、系（部）批准方才有效，否则无效。
4.本开题报告使用A4纸X，上、下、左、右页边距均为2.5cm，请不要改变本开题报告页面设置。
所有自己书写的内容请使用楷体。
研究课题
名称
自动配料控制系统设计
起止年月
2013年3月3日～2013年6月15日
成果形式
论文
申请者
XX
郭杰
性别
男
班级
自动化2009
指导教师
XX
师玉宝
性别
男
职称
教授
课题组成员
学号
XX
性别
班级
在本项目中的分工
0923105006
郭杰
男
自动化
2009
独立完成
研
究
（设
计）
项
目
主
要
内
容
配料是水泥生产中极其重要的环节之一,配料质量控制的优劣直接关系着下游生产能否顺利进行。
本文针对水泥配料系统中的自动化问题,进行了系统的总体方案论证与设计。
根据系统的实际运行情况,采用工控机和PLC搭建主从结构，工控机作为上位机实现组态；PLC作为下位机实现对配料过程中各状态量的检测及设备的控制。
下位机上采用了基于PLC的工业计算机作为中心控制单元,通过电子皮带秤、高精度数据卡、变频器、三相交流电机等组成控制系统。
针对系统反馈调节不准确现象,提出采用PID算法进行反馈调节,使配料过程更趋于合理。
在上位机上利用昆仑通态公司的MCGS组态技术实现管理和控制，实时反映电机等设备的运行，MCGS组态软件通过设备驱动程序从现场硬件设备获取实时数据。
对数据进行必要的加工后，一方面以图形的方式直观地显示在上位机屏幕上，另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给现场硬件设备，对执行机构实施控制或调整控制参数，并实现各种操作，具体实现的功能和内容为：
1、实时监控功能：
系统采用实时监控技术，通过组态软件MCGS实现对配料系统所有运行参数的实时监控，使得所有参数的当前运行状态可以在同一画面中显示，这样操作人员就可以方便、快速地了解配料系统各部分的运行情况。
研
究
（设
计）
项
目
主
要
内
容
2、速度超限报警功能：
系统中对电机转速、传送带压力等参量设置了超限报警。
运行过程中一旦参量值超限，监控软件可实现分类语音报警和动态画面提示，并可将报警信息存入报警信息数据库，供事后统计分析。
按照规程，配料系统不同参量的报警限值因实际不同的原料而异，因此本系统具有报警限值在线设置功能。
3、历史曲线、数据报表生成功能：
历史曲线用来显示配料系统关键参数值的变化趋势。
操作人员可以查询、分析任意时段转速、压力等参量的变化趋势，从而做出控制预测。
由存盘数据提取和Excel报表输出构件制作的班报表、日报表、月报表,可定期打印上报，克服了以前人工记录数据的繁琐与随意性。
4、远程控制功能：
通过西门子s7-300系列PLC设备构件的组态，可方便地在上位机上用鼠标实现配料系统的远程手动与自动编组运行控制。
5、安全管理功能：
监控系统根据操作人员的不同，设定不同的使用权限，有效地保证了系统操作的安全性。
拟采取的研究（设计）方法和技术路线（包括研究（设计）工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等）
1、设计方法：
配料控制系统的结构组成主要由数据采集、运算、输出控制三个单元组成。
系统要采集的现场信号有:
物料的压力信号和物料的前进速度信号。
系统中,物料的压力信号p通过荷重传感器采集,输入PLC;物料前进速度信号v由安装在三相异步电机上的脉冲传感器采集,并将对应的脉冲数经计数模块输入PLC。
通过PLC进行运算，系统需要输出控制为电机的转速。
通过D/A输出模块输出电压信号直接控制变频器的频率来拖动三相异步电机以调整其转速。
荷重传感器将皮带秤上瞬时测出的物料重量送高精度放大器放大后,经过滤波测速传感器测出的速度信号一起送入PLC,PLC接收信号后,计算瞬时产量和累计量,一方面送前台显示,一方面与设定值进行比较,偏差信号经PID运算后去控制变频调速器的输出频率来调整三相异步电机的转速,使实际流量始终跟踪（趋近）给定流量,以达到消除偏差,稳定配比的目的。
2.技术路线：
（1）设计工作总体安排为：
本课题是以水泥生产中的配料环节为研究对象,在深入了解配料系统的工艺要求。
分析现有控制方式的基础上,提出了新控制系统的整体方案,并对系统的实现进行研究。
由于水泥行业的特殊性,所以本课题开发的控制系统必须具有高可靠性，低故障率，故障修复快等特点。
其最终目的是利用变频调速技术，PID反馈控制等技术,设计一套高性能价格比的控制系统,对水泥配料生产线进行自动控制。
（2）具体步骤为：
计算机变频调速配料系统的方案论证与总体设计,主要包含:
配料系统需求（功能、信息、性能等）分析,配料系统控制结构设计,配料系统的总体方案论证与设计。
计算机变频调速配料系统的硬件选型设计,主要包含:
传感检测元件与控制仪表,变频器及电气控制线路,工业控制计算机,多功能数据采集卡,弱电系统,通信接口,系统硬件集成。
计算机变频调速配料系统的软件设计与开发,主要包含以下几大模块的设计与开发:
配料工艺参数设定模块,现场实时数据采集与处理模块,配料系统实时控制模块,配料系统运行监测，诊断与报警处理模块,人机界面模块,系统运行历史数据分析模块设计与开发。
系统硬软件综合集成，安装，调试与运行,主要包含:
配料系统硬软件综合集成,系统现场安装调试与试运行,系统运行整改，项目技术文件准备，系统验收。
设计各时间段工作任务如表1所示：
表1
任务
时间
周数
1、查阅相关资料对工艺流程有所了解完成对所选课题的工艺流程的建模
第1周—第2周
2
2、完成总体设计方案和确定初步控制方案
第3周—第4周
2
3、设计方案的调整、调整硬件设计、器件选型
第5周—第6周
2
4、根据已设计的硬件电路进行软件流程的设计并进行编程完成调试
第7周—第11周
5
5、撰写毕业论文
第12周—第13周
2
6、毕业答辩
第14周
1
最终成果描述：
毕业论文或设计说明书及电子文档
本研究（设计）项目的背景、意义和应用前景，国内外研究（设计）概况，发展趋势，立论依据，本项目的特色或创新之处，研究（设计）方案的可行性分析和已具备的研究（设计）条件以及主要的参考文献、软件等）：
1.选题的背景、意义和应用前景
自动配料系统是一个针对各种不同类型的物料（固体或液体）进行输送、配比、加热、混合以及成品包装等全生产过程的自动化生产线。
广泛应用于化工、塑料、冶金、建材、食品、饲料等行业。
在氧化铝生产及其它工业生产中，经常会遇到多种物料配比控制的情况。
在手动控制状态下，需要根据生产情况，计算出各物料的配比，再根据配比，分别计算出各物料的理想下料量，对各台设备分别设定，来满足配比的要求。
当生产情况发生变化，需要改变下料量时，则需要再次分别计算各物料的设定值，再次分别设定。
计算、操作时间长，且容易出错，给生产带来不良因素。
而采用PLC控制方式以及新颖的变频调速喂料机构，配合配料控制软件包，实现物料传送、配料控制、配方设计、生产数据管理等功能。
此次自动配料系统的设计综合了大学四年期间的多门专业课，是我们理论联系实际的一次绝佳的锻炼机会，同时可以锻炼我们的分析问题处理问题的能力。
2.选题在国内外的研究状况及发展趋势
自动配料系统在冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛，近几年来随着计算机技术和PLC技术的飞速发展，国内外的组态软件不断完善，自动配料系统控制方案也在不断改进。
由于PLC的迅猛发展，实现了工业控制领域的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。
今天的PLC正在成为工业控制领域的主流控制设备，可以用于各种规模的工业控制场合，在各个领域发挥着越来越大的作用。
除了逻辑处理功能以外，近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC从逻辑控制渗透到了生产过程控制、运动控制等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强，使用PLC组成各种控制系统变的非常容易。
但总体上，国内自动配料控制系统存在技术落后、企业平均规模小、综合生产管理水平低下等问题。
再加上信息化管理的推进，如何提高自动配料的自动化程度和信息管理，如何设计出高精度信息化管理的自动配料系统意义重大。
3.本项目的特色或创新之处
本毕业设计是西门子可编程序控制器和MCGS组态软件在配料控制系统中的应用和研究，采用的是德国Siemens公司的S7-300系列PLC，运用与之相配的STEP7编程软件，通过LAD编程语言编制了下位机的控制程序，从而使配料系统可以按要求自动完成配料和装料全过程，并且在发生故障时可以自动停机。
采用了昆仑通态公司的MCGS组态软件对上位机监控软件组态，实现了现场的实时监控，实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面。
通过PLC和组态软件的有效结合使配料系统大幅度提高其方便性、可靠性。
设计中将机械、控制作为一个整体考虑，使各部分密切配合，协调动作，共同完成配料任务。
设计中的一些参数是假定参数，在实际应用中，需要根据实际情况进行调整。
此系统应用与生产中，能使操作变得十分简单，减少人力的负荷，有效地提高产品质量，降低生产成本。
4.研究（设计）方案的可行性分析和已具备的研究（设计）条件以及主要的参考文献、软件等：
（1）设计方案的可行性分析
针对课题，通过查阅大量关于配料控制系统的资料，同时也了解和学习了组态软件MCGS的实验以及数据通信的实验。
更重要的是系里给予了大力支持，给我们提供了专门的控制原理实验室，可以在实验室充分地完成本次课题的设计，有专门的指导老师，对学生进行有针对性的指导，为课题的开展提供了良好的条件。
（2）具备的研究条件
图书馆相关专业书籍、自动控制实验室实验器材、电子阅览室中各学术期刊论文库
（3）参考文献
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机械工业，2007
指导教师意见（对本研究（设计）项目的意义、方案、取得预期成果的可能性等签署具体意见）：
指导教师（签字）：
年月日
系（部）教学工作委员会意见
负责人（盖章）：
年月日
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