基于IEC 61131-3标准的糖厂澄清工段pH值控制系统的研究与开发
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摘要
糖厂澄清工段是制糖生产的重要环节，是一个具有多变量、非线性、大滞后等特点的复杂控制过程。针对糖厂生产工艺流程中较为复杂的中和和澄清过程pH值控制问题，本文提出了基于S3C44BOX控制器的糖厂澄清工段pH值控制系统。详细介绍了pH值控制的原理；设计了澄清工段pH值控制装置，包括检测装置、阀门驱动装置、酸洗泵驱动装置等；成功地将uClinux系统移植到S3C44BOX控制器中，并详细介绍了uClinux系统在S3044BOX平台上的移植过程；根据所设计的外围扩展电路，编写了基于uClinux系统的驱动程序以及硬件测试程序。
鉴于IEC 61131-3标准软件平台在软件编程、可移植性、可靠性等方面的优势，本文论述了基于IEC 61131-3标准的软逻辑平台在uClinux系统的实现原理及具体的实现方法；成功地将基于IEC 61131-3标准的软逻辑控制软件移植到uClinux系统上，实现了基于IEC 61131-3标准的软逻辑编程系统和运行系统之间的网络通信；编写并测试了基于IEC 61131-3标准的关于数据采集、步进电机驱动、酸洗泵装置等硬件驱动固件功能块，方便用户编程。
Clarification Workshop Section is a complicated controlling object which has the characteristics of the non-linear, multi-constraint, long time-delay and so on. Aiming at the complexity of PH value control in the course of neutralization and clarifying of the production flow in sugar mill, a kind of pH controlling system about Clarification Workshop Section based on S3C44B0X controller is presented in this paper. The principle of the pH control system is introduced in detail; The pH controlling equipments of the clarification workshop section are also designed which including the measuring device, the valve driving device and the sour washing pump device etc. The system of uClinux is transplanted on the controller of S3C44B0X successfully and the transplantation process of uClinux system on the platform of S3C44B0X is also described in detail. According to the designing expanded of the outer electric circuits, the driving program and the test program based on uClinux system are compiled.Owing to advantage of software programming, transplanting and dependability of the IEC 61131-3 standard, This paper introduces the theory of softPLC control system based on S3C44B0X controller and IEC 61131-3 standard; The implementing method of softPLC control system based on uClinux and IEC 61131-3 standard is provided; the firm function block about data measuring module, step-motor driving module and sour washing pump driving module based on IEC 61131-3 standard is designed too, which make the convenience for the customer.
鉴于IEC 61131-3标准软件平台在软件编程、可移植性、可靠性等方面的优势，本文论述了基于IEC 61131-3标准的软逻辑平台在uClinux系统的实现原理及具体的实现方法；成功地将基于IEC 61131-3标准的软逻辑控制软件移植到uClinux系统上，实现了基于IEC 61131-3标准的软逻辑编程系统和运行系统之间的网络通信；编写并测试了基于IEC 61131-3标准的关于数据采集、步进电机驱动、酸洗泵装置等硬件驱动固件功能块，方便用户编程。
Clarification Workshop Section is a complicated controlling object which has the characteristics of the non-linear, multi-constraint, long time-delay and so on. Aiming at the complexity of PH value control in the course of neutralization and clarifying of the production flow in sugar mill, a kind of pH controlling system about Clarification Workshop Section based on S3C44B0X controller is presented in this paper. The principle of the pH control system is introduced in detail; The pH controlling equipments of the clarification workshop section are also designed which including the measuring device, the valve driving device and the sour washing pump device etc. The system of uClinux is transplanted on the controller of S3C44B0X successfully and the transplantation process of uClinux system on the platform of S3C44B0X is also described in detail. According to the designing expanded of the outer electric circuits, the driving program and the test program based on uClinux system are compiled.Owing to advantage of software programming, transplanting and dependability of the IEC 61131-3 standard, This paper introduces the theory of softPLC control system based on S3C44B0X controller and IEC 61131-3 standard; The implementing method of softPLC control system based on uClinux and IEC 61131-3 standard is provided; the firm function block about data measuring module, step-motor driving module and sour washing pump driving module based on IEC 61131-3 standard is designed too, which make the convenience for the customer.
引文
[1] 制糖科技网．http://sugar-huo.nease.net/
[2] 霍汉镇．有关白糖质量的主要技术问题．广西轻工业，2004(4)：17-19
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[4] 广东轻工业学院与四川轻工业学院合编．甘蔗制糖工艺学．北京：轻工业出版社，1982
[5] 陈维钧、徐斯欣等编．甘蔗制糖原理与技术(四册)．北京：中国轻工业出版社，2001
[6] ISJ Editorial staff. Developments in process control and instrumentation in the sugar industry. International sugar journal, 2000(10) :543-548
[7] ISJ Editorial staff. Developments in the sugar industry from a century ago. International sugar journal, 2001(1) :13-17
[8] ISJ Editorial staff. Recent developments in the sugar industry. International sugar journal, 2001(1) :20-33
[9] Mary An Godshall. Future direction for the sugar industry. International sugar journal, 2001(9) :378-384
[10] Rosement Analytical Inc. pH Control in Sugar Refineries. Food and Beverage Industry, July 2004
[11] 霍汉镇．制糖工艺与装备的新概念与新实践．全国甘蔗糖业信息中心出版，2002
[12] 谢庭渝．智能计算机网络控制系统在糖厂中的开发应用．甘蔗糖业，2002(5)
[13] 霍汉镇．低温磷浮法—21世纪的制糖新工艺．广西轻工业，2001(1)．
[14] 钟志坚、王学群．亚法甘蔗糖厂中和pH值自动检测控制初探．甘蔗糖业，1995(2)：40-41
[15] 龙伟斌、段德雄．中和pH在线测量控制系统的应用．甘蔗糖业，2001(5)：54-56
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[18] 马忠梅、马广云等．ARM嵌入式处理器结构与应用基础．北京：北京航空航天大学出版社，2002
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[20] 彭瑜．工控编程语言IEC 61131-3的现状和发展．国内外机电一体化技术，No．1 2004
[21] 薛金昌．工业自动化系统的技术发展．自动化博览，2003：48-50
[22] 洛铁男，赫晓军，高树志．制糖过程自动控制的进展．中国甜菜糖业，2004，1： 26-31
[23] 王岷．榨季亚法全生产优级白糖的工艺问题与技术措施．甘蔗糖业，1996，(1)
[24] 刘慧霞．亚硫酸法白砂糖色值差异的原因分析研究．甘蔗糖业，2001(5)：29-33
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[27] 徐德民．操作系统原理linux篇．北京：国防工业出版社，2004
[28] linuxdevices网, www.linuxdevices.com.
[29] 李岩，荣盘祥．基于S3C44130X嵌入式uClinux系统原理及应用．北京：清华大学出版社，2005
[30] Karl-Heinz John, Michael Tiegelkamp. IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems. 2000
[31] 陈斌．基于工业PC的软逻辑控制系统：[硕士学位论文]．广西：广西大学，2005
[32] 林小峰，陈斌，许光泞．一种基于工业PC的软PLC控制系统．微计算机信息(测控自动化)，2005，21(11-1)：22-24
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[38] Alessandro Rubini. Linux Device Drivers. O' Reilly & Associates, Inc, 1998
[39] 孙天泽，袁文菊等．嵌入式设计及linux驱动开发指南．北京：电子工业出版社，2005
[40] Bill Blunden(美)著．虚拟机的设计与实现—C／C++(杨涛译)．北京：机械工业出版社，2002
[41] 陈坚华，范燕．基于ARM7TDMI的uClinux移植．电子器件，2003(3)：15-18
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[43] 马学文，朱名日．基于uClinux和S3C4510的网络通信设计．单片机与嵌入式系统应用，2004(6)：30-33
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