微料随动添加机控制系统设计开题报告

课题的目的、意义；国内外技术现状及发展趋势

课题的目的、 课题的目的、意义:随动添加系统是为食品或化工厂等需要对粉料中添加各种微量元素等小比例粉料添加剂进行精确控制，提高产品的质量而设计的。它根据随动控制原理，连续动态测量主料的流量，自动控制添加剂的添加量，使其根据主流量的变化而变化。从根本上解决了定量添加方式中添加比例不均匀和因生产工艺状态变化，及电网电压变化造成的添加过量欠量，而影响产品质量的问题。 课题背景及其意义 配料工序是化工、食品、建材等工农业生产中的一个重要环节，也是化工、食品、建材等工农业生产中的一个重要源头工序。饲料生产需要由各种原料按一定的比例进行混合，配料质量控制的优劣直接关系着牲畜的生长。如果配制料的质量达不到要求，轻则造成原料、能源的浪费，重则影响产品的质量和产率，并且有些重要生产岗位的配料失误甚至会给整个生产酿成事故。因此，配料精度的高低和配料速度的大小制约整个生产的产品质量和产量.应对配料过程的质量和产量拉制给予足够重视。 微机配料控制系统是饲料配料工艺过程控制和质量控制的关键环节之一。微机配料控制系统可以按照设定配比和流量控制各输入物料的瞬时流量，从而达到控制各种产品的质量和产量的目的；同时它也是实现生产过程自动化和智能化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段，微机配料控制系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量，也大大减轻了岗位工人的劳动强度，提高了生产效率。因此，优化设计研制技术先进、设备成熟、经济实用的微机配料控制系统至关重要。 通过毕业设计使学生能将学到的知识系统化，并得到扩大和补充，将理论和实际结合起来， 规律。树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策。具有使用标准，规范，手册，图册及查阅资料的能力。掌握典型零件参数指标实验获得方法，得到实验技能的基本训练。了解机械设计的新发展，培养创新能力。

国内外技术现状及发展趋势: 当今，机械化进入了依法促进的新阶段。“十五”期间，《中华人民共和国农业机械化促进法》颁布实施，确立了机械化在农业、农村经济发展中的地位和作用，明确了各级政府扶持发展农业机械化的政策措施；引导更多的社会喂料机资金投入到农业机械化上，形成了依法促进农机化发展强大的推动力和政策引导力。在国外，多年的发展经验表明，采用智能化、自动化的作业方式是微料随动添加机发展的必然趋势，世界发达国家在采用了高度自动化的随动添加机后不仅提高了工作效率，降低了作业成本，而且还提高了其在国际市场场上数量和价格的相对优势。今年来，随着我国改革开放的不断深入，我国在科技技术方面取得了突飞猛进的发展，为我国在微料随动添加机的智能化，自动化方面打下了基础。

国内外技术现状及发展趋势: 当今，机械化进入了依法促进的新阶段。“十五”期间，《中华人民共和国农业机械化促进法》颁布实施，确立了机械化在农业、农村经济发展中的地位和作用，明确了各级政府扶持发展农业机械化的政策措施；引导更多的社会喂料机资金投入到农业机械化上，形成了依法促进农机化发展强大的推动力和政策引导力。在国外，多年的发展经验表明，采用智能化、自动化的作业方式是微料随动添加机发展的必然趋势，世界发达国家在采用了高度自动化的随动添加机后不仅提高了工作效率，降低了作业成本，而且还提高了其在国际市场场上数量和价格的相对优势。今年来，随着我国改革开放的不断深入，我国在科技技术方面取得了突飞猛进的发展，为我国在微料随动添加机的智能化，自动化方面打下了基础。

课题的主要任务；研究和设计中可能遇到的问题以及解决的方法和措施

课题的主要任务：辅料随动添加机及控制系统设计，主要任务为辅料添加剂机械体及供料方式设定，包括流量计的选择安装，整个机械设计及供料方式的选择与设计；控制系统的原理与部分控制电路的设计；设计说明书，数量规格按学院有关要求。 研究内容主要包括: (1) 微机配料控制系统方案论证和可行性分析； (2) 微机配料控制系统总体方案的设计； (3) 微机配料控制系统电器元件的选用； (4) 微机配料控制系统传感器的设计； (5) 微机配料控制系统软件的编写； (6) 微机配料控制系统硬件制作和实验室调试。 论文内容主要包括微机配料控制系统的设计，从整体结构的设计到软硬件的设计;微机配料控制系统控制数学模型的建立，控制算法的确定，数据采集信号的处理;配料系统精度的分析及其提高的解决方法等方面设计时应考虑以下几点：控制精度；使用方便；结构紧凑；与外设接口方便；成本低；可靠性高。 方案确定的理论基础 2.1.1 微机配料系统类型比较 随着计算机技术的发展，计算机芯片技术水平的提高，微机配料系统构成的随意性不断加大。目前可以按照各种测量、控制功能要求，构成各种类型的微机配料应用系统。按照硬件系统的组合形式，微机配料系统的构成，主要有两种类型: (一) 工业控制计算机配料系统 这种系统的计算机部分是通用计算机系统，即利用通用计算机的扩展槽或扩展区，设计应用系统硬件模板，如A/D板、D/A板、I/O扩展板等测控功能板，与通用计算机构成一个用于完成预定测控功能的配料系统。这种工业控制计算机配料系统特点是: (1)该系统采用计算机集中控制方式，在这种控制系统中，计算机不但完成操作处理，更主要是可直接根据给定值。 方案确定的理论基础 2.1.1 微机配料系统类型比较 随着计算机技术的发展，计算机芯片技术水平的提高，微机配料系统构成的随意性不断加大。目前可以按照各种测量、控制功能要求，构成各种类型的微机配料应用系统。按照硬件系统的组合形式，微机配料系统的构成，主要有两种类型: (一) 工业控制计算机配料系统 这种系统的计算机部分是通用计算机系统，即利用通用计算机的扩展槽或扩展区，设计应用系统硬件模板，如A/D板、D/A板、I/O扩展板等测控功能板，与通用计算机构成一个用于完成预定测控功能的配料系统。这种工业控制计算机配料系统特点是: (1)该系统采用计算机集中控制方式，在这种控制系统中，计算机不但完成操作处理，更主要是可直接根据给定值、过程变量和过程中其他测定值，通过一定的算法运算控制执行机构的运动及位置。 (2)系统有较强的软、硬件支持。利用通用计算机系统的软、硬件资源来支持配料系统进行工作。 (3)具有自开发能力。配料系统功能模板均由通用计算机的CPU控制。通用计算机具有较强的操作系统及人机对话功能，可用来编制、调试配料系统的应用软件。 (4)系统的软、硬件的应用/配比较小。所谓的应用/配置比是指为满足应用系统功能要求所必须的软硬件与系统实际具有的软、硬件规模之比。该比值愈小，系统成本愈高，但二次开发时，软、硬件的扩展能力较好。 (5)由于采用集中控制方式，所有的控制回路都由一台计算机控制，当功能增多，系统响应时间受到影响。同时，一旦某一控制回路出现问题，将导致整个控制系统的瘫痪。 (二) 单片机配料系统 随着集成芯片技术的不断提高，特别是高档8位单片机出现后，用单片机设计专用计算机应用系统的趋势越来越盛，单片机配料系统是一种用单片计算机及其外围芯片构成的配料系统，这种配料系统在目前仍在一定程度上占据了微机配料系统的中小型市场。用单片机构成的专用计算机应用系统，具有下列特点: (1)该系统不具有自开发能力。因此，系统的软、硬件开发必须借助于开发工具，系统调试困难。 湖南工业大学本科生毕业设计 5 (2)系统的硬件、软件的设计与配置规模都是以满足配料系统功能要求为原则，因此，系统的软、硬件应用/配置比接近于1，具有最佳的性能/价格比。 (3)由于单片机本身具有小巧、功耗低、控制功能强的优点，系统实时控制功能强。 (4)系统人机界面差，不适用于数据的管理，后期处理。 (5)仍存在集中控制弊端。 2.1.2 集散控制在微机配料系统中应用的确定 通过上节单片机配料系统和工业控制计算机配料系统性能的比较，我们发现目前单片机配料系统和工业控制计算机配料系统都存在集中控制的缺点，同时又各具优点。配料系统各回路都用一台计算机或专用单片机系统控制，控制风险很大，一旦系统出现故障，整个配料生产就无法进行。为了分散系统故障带来的风险，同时充分利用当前工业控制计算机和单片机的优点，我们提出了基于集散控制系统(DCS)的微机配料控制系统。 集散控制系统是计算机系统、通信系统、控制论、信息论与自动化、系统工程结合的产物。它是可靠性互相促进、互相渗透、综合发展的最好、最高的典范。它自70年代问世以来，发展异常迅速，它的应用己遍及许多工业部门。计算机、微型计算机以及微处理器是集散控制系统的主体和核心。 集散控制系统的发展经历了计算机集中控制系统、计算机和模拟仪表混合控制系统、计算机监视控制系统几个阶段后，随着生产过程日趋复杂，大规模集成芯片集成度越来越高，微处理器成本大幅度降低并大量的涌入市场，分散化的思想日益成熟。集散控制系统应运而生。 集散控制系统的特点是更完整的体现了分散化和分层化的思想。该系统将计算机集中控制系统(DDC)彻底分散:一个回路由一个微处理器控制。充分发挥微处理器效用，由当初的多回路变为单回路，这样设备上的分散使故障产生的危险性也就分散了，再附之以冗余措施，可以得到高可靠性的系统。这一点是集散控制系统的根本所在。同时由于人们不仅仅关心单纯的过程控制及生产自动化方面，而更多把注意力转向工厂的生产效率、能源消耗以及利润指标等信息管理方面来，把生产过程的监控与科学化的企业管理结合起来，是集散控制系统无论从结构、性能、还是应用功能上都达到了很高的水平。

技术指标；  1.随动系统功率为 80—300W；  2.计量精度小于+1%；

3.控制精度小于+1%；  4.执行器步进电机， 供料方式为螺旋式；  5.主

料累计量范围 0—99999.999t.

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前期的文献资料收集、调研、实习及设计条件准备情况

本设计主要是收集国内外有关工业控制计算机的应用，辅料随动添加系统的发展与现状。具体所需收集的资料有计算机控制系统的组成与控制技术，物料添加机的机械传动，供料方式种类等，包括微机原理，微机接口，计算机控制，数控技术，机械设计等方面的资料。

所需确定的参数有：控制系统的组成，微料添加机及控制系统参数等。

毕业设计主要工作的进度安排

周  次

设计（论文）任务及要求

  1-3

收资，调研，实习安排，熟悉课题，收资，调研，参观

  3-4

方案论证，掌握设计任务，对可行方案进行论证

  5-7

总体设计，确定总体方案，绘制总体原理草图

  8-11

部件设计，子系统设计及草图

 12-13

其他，包括翻译和其他工作

 13-16

撰写说明书，绘制图纸

  17-

准备答辩，并进行预答辩

毕业设计每周指导时间、地点安排及毕业设计纪律要求

课程设计每周指导时间：  每周周二早上8：30到10:30，每周五2:30到4：30

地点：                  2B408                

纪律要求：              每周必须去，不准迟到早退，有事情打电话给老师请假。

成绩