染色烘干过程节能控制系统设计

【摘要】： 我国染整行业的能源成本已从上世纪50年代占总成本的2％～3％上升到日前的10％～15％，甚至15％以上。染整行业在能源上的浪费，其中重要一个方面就是，烘干过程缺少检测控制手段只凭经验操作，大量存在面料过烘现象。因此，开发烘干过程在线检测控制的节能技术，有利于染整企业节约能源，节省成本。 本文首先分析含水率的测定方法，提出了电阻法为传感器的测量方法。根据电阻法的特点，设计了传感器的测量电路和信号处理电路。 鉴于印染行业的高温、高湿、高电磁干扰、高静电干扰的特殊环境，我们在项目初期选用西门子S7-200系列PLC为控制器，根据控制系统的任务配置硬件模块，并设计了系统软件。 在控制算法方面，烘干控制系统存在着非线性和不确定性，很难得到精确的数学模型，而且被烘干的织物品种繁多，厚薄、尺寸不一，用确定的PID参数难以满足不断变化的模型参数的需要。所以使用常规的PID控制参数整定方法不能达到很好的控制效果。针对在烘干控制中存在的问题，提出了模糊PID控制方案。 在现场应用效果良好的情况下，为了降低产品的成本，尝试采用ARM替代PLC为系统的主控制器，完成了ARM系统的硬件设计与软件设计。 现场应用结果表明，本控制系统实时性好、响应快，工作稳定，可靠性高，对于节约或者说合理使用能源，提高能效比，效益十分可观，在染整行业有着广阔的市场前景。 【关键词】：含水率 电阻法 西门子PLC 模糊PID ARM
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.1.1 引言8
• 1.1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2 课题研究内容9-11
• 1.2.1 烘筒烘燥机的使用及工作原理9-11
• 1.2.2 课题的研究内容11
• 1.3 课题的研究意义和应用前景11-14
• 1.3.1 课题的研究意义11-12
• 1.3.2 课题的应用前景12-14
• 第二章 含水率传感器设计14-22
• 2.1 含水率的测定方法14-18
• 2.1.1 烘箱法15
• 2.1.2 电阻法15-16
• 2.1.3 电容法16
• 2.1.4 红外吸收法16-17
• 2.1.5 微波衰减法17-18
• 2.2 含水率测定方法选择18-19
• 2.3 传感器的设计19-22
• 2.3.1 检测传感器设计19-20
• 2.3.2 信号处理电路20-22
• 第三章 基于PLC的控制系统设计22-31
• 3.1 可编程控制器的概述22-23
• 3.2 系统硬件组成23-26
• 3.2.1 CPU224XP24
• 3.2.2 EM235模拟量扩展模块24-26
• 3.3 系统软件设计26-31
• 3.3.1 PLC的软件概述26-28
• 3.3.2 PLC的软件设计28
• 3.3.3 触摸屏界面设计28-31
• 第四章 烘干过程控制策略研究31-44
• 4.1 传统PID控制31-34
• 4.1.1 PID控制原理31-33
• 4.1.2 传统PID控制器的特点33-34
• 4.2 模糊控制34-36
• 4.3 烘干过程的模糊PID设计36-42
• 4.3.1 烘干过程的特点36-37
• 4.3.2 模糊PID控制器结构37-38
• 4.3.3 参数自整定思想38-39
• 4.3.4 模糊PID控制器的设计39-42
• 4.4 现场应用结果42-44
• 第五章 基于ARM的控制系统设计44-59
• 5.1 ARM系统的总体方案44-45
• 5.2 基于ARM的核心电路的设计与实现45-50
• 5.2.1 FLASH存储器接口电路45-46
• 5.2.2 SDRAM程序运行空间接口电路46
• 5.2.3 模拟量输入46-48
• 5.2.4 IIC接口电路48-49
• 5.2.5 模拟量输出49-50
• 5.3 基于CPLD的协处理器电路的设计与实现50-52
• 5.4 基于ARM的系统软件设计52-59
• 5.4.1 基于ARM的系统软件的设计和实现52-57
• 5.4.1.1 系统的启动代码52-53
• 5.4.1.2 系统的驱动程序集合53-55
• 5.4.1.3 系统应用程序的实现55-57
• 5.4.2 基于CPLD的软件设计与实现57-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-63
• 作者在攻读硕士期间发表论文63-64
• 致谢64

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