液态肥生产线自动化控制系统研究

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分类号： 学 号：2009105041
密
级：
单位代码：10759
石河子大学
硕 士 学 位 论 文
液态肥生产线自动化控制系统研究
学 位 申 请 人 指 导 教 师 王 伟
张晓海 副教授 工学 硕士 农业电气化与自动化 智能化检测与自动控制技术 机械电气工程学院
申请学位门类级别 学科、专业名称 研 所 究 在 方 学 向 院
In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering
By
Wang Wei (Agricultural Electrification and Automation)
Dissertation Supervisor: Ass.Prof. Zhang Xiao-Hai
June，2012
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本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除 文中已经注明引用的内容外 ， 本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。
I
Fra Baidu bibliotek Abstract
Currently, liquid fertilizer with its unique advantages has become the necessary driving force in developing high-quality and high-efficient modern agriculture. Development of liquid fertilizer in China is still in its infancy stage. The number of factories that produce liquid fertilizer is very small, and it is difficult to meet the needs of the agricultural users. Especially in Xinjiang such agriculture base, the supply of liquid fertilizer is lacking. This paper puts forward a kind of production idea to apply automation control technology to the production process of liquid fertilizer in allusion to the status of the crude production process, the backward control technology, low degree of automation and affected by human factors. The production status of liquid fertilizer is solved fundamentally. There are several key points as following: 1 ． Through the investigation of liquid fertilizer on the production condition ， the necessity of fertilizers production process automation control is given. The design scheme of the system is also worked out as a whole according to the on-site production situation and the analysis of fertilizer production process. 2 ． Analyze the influence factors of content of nutrient elements in fertilizer and determine the importance of the effect of reaction temperature on fertilizer nutrient content. In the influence test of temperature on the fertilizer nutrient content, the corresponding optimal temperature of the reaction kettle at different stages of the production process is worked out. It provides powerful scientific basis for the purpose and significance of this paper study. 3．Determine the upper and lower computer system control core according to the overall design scheme. Analyze the specific control requirements production technology and complete the system hardware equipment selection. Choose upper- computer monitoring system software on the basis of the needs of the production management. FX2N PLC is the main control unit of lower-computer control system, and VB, the development environment of the upper-computer monitoring system. Realize the automatic control of the production process, the labor intensity is reduced, the stability and reliability of the fertilizer production is guaranteed and the quality of the fertilizer is improved. The good man-machine interface can track the production site in real time, and bring convenience for enterprise production management. 4． Through the research of PID control algorithm and realization in PLC, the application of advanced control algorithms—PID control technology，in the liquid fertilizer production increase the system control precision, ensure the requirements during the production process to temperature, and then improve the quality of fertilizer products. 5．Through the analysis of dynamic mechanism of the temperature control parts‘ system model, establish the appropriate model equations. And according to the simulation result of temperature control system with Simulink, the parameters of PID controller are determined. Then optimize the system further based on the anti-jamming test. Through the analysis of research on this paper topic, a practical automatic detection and control system of production line for liquid fertilizers has be designed and developed. The
中国〃新疆〃石河子 2012 年 6 月
Research of the Automation Control System for Production Line of Liquid Fertilizer
A Dissertation Submitted to Shihezi University
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摘 要
当前，液态肥以其特有的优势已成为发展优质高效的现代化农业所必需的推动力 量，而我国液态肥的发展还处于起步阶段，全国生产液态肥的工厂数量很少，很难满足 广大的农业用户的需求。尤其在新疆农业基地，液态肥的供应更是缺乏。 本文针对液态肥生产过程简陋，控制技术落后，自动化程度低，且受人为因素影响 大等现状，提出一种将液态肥生产过程自动化控制的生产理念。从根本上解了决液态肥 的生产现状。主要工作有以下几点： 1．通过对液态肥生产状况的调查研究，提出对肥料生产过程进行自动化控制的必 要性，并根据现场生产情况，分析肥料生产流程，制定了系统整体的设计方案。 2．分析影响肥料中各营养元素含量的因素，确定了反应温度对肥料养分含量的重 要性， 在温度对肥料养分含量影响的试验中得出生产过程的不同阶段各反应釜相应的最 佳温度值，为本课题研究的目的和意义提供了有力的科学依据。 3．根据总体设计方案，确定上下位机系统控制核心。分析生产工艺具体控制要求， 完成系统硬件设备选型；根据生产管理需要，选择上位机监控系统软件。设计开发了以 FX2N 系列 PLC 为下位机控制核心，以 VB 为上位机监控系统开发环境的监测和控制系 统。实现了生产过程的自动化控制，减少工人劳动强度，保证了肥料生产的稳定性和可 靠性，提高肥料品质；良好的人机界面实时跟踪生产现场，为企业生产管理带来方便。 4．通过研究 PID 控制算法在 PLC 中实现的方法，将先进控制算法——PID 控制技 术应用于液态肥生产控制中，提高了系统控制精度，保证了生产过程中对温度的要求， 进而改善肥料产品的品质。 5．分析系统温度控制部分模型的动态机理，建立相应的模型方程，利用过程控制 仿真软件 Simulink 对温控系统进行模拟仿真， 从而确定 PID 控制器的各项参数， 并对该 系统进行抗干扰测试与优化。 通过本文课题的研究分析， 设计开发了一套切实可行的液态肥生产线自动检测与控 制系统，改善了生产现状，减少工人劳动强度，扩大了生产规模，方便企业生产管理， 为肥料的生产提供可靠保证，为企业带来了经济与社会效益。先进工业控制技术在液态 肥生产中的应用，将有效促进液态肥的生产，进而推动优质高效生态农业的快速发展。 关键词：液态肥生产；自动控制；PLC；监控系统；Simulink 仿真