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矿热炉电极DCS系统设计

作　者: 朱述永
导　师: 卢秀和
学　校: 长春工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 集散控制系统 DCS 计算机控制 过程控制 铁合金
分类号: TF325
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要


铁合金生产过程很繁琐,工艺流程中要考虑的因素也很多,在现场要做大量的测量工作,其中要测量的数据包括：温度、电流、液料、电压等,为了确保测量的准确性,要在现场反复的测量,过去由于硬件设施的局限性,检测员都要去现场进行监测,所以数据的实时性一直是铁合金生产中面对的最大问题,为了达到事倍功半的效果,现阶段国内外企业,都开始设计研发DCS自动控制系统,希望能解决这些问题。本文针对中钢集团吉林铁合金股份有限公司的801#20T矿热炉电极部分进行了DCS系统的设计,设计了包括现场控制级、数据通信级、信息管理级的三层架构形式的DCS系统。在现场控制级中使用可编程控制器PLC作为过程控制环节,负责对工业现场进行数据的采集和控制；数据通信级采用了工业以太网,利用RS485总线协议构建了控制网络,实现了数据和程序指令在DCS的各级中进行高效率的传输；而信息管理级采用Java作为编程语言,基于Java的企业级应用J2EE平台,结合Struts框架技术搭建出B/S架构的三成Web体系结构,数据库使用Oracle企业级数据库系统,进行了管理系统的开发,最终设计出了包括运行工况、控制参数、参数温度、趋势分析和运行日志等几部分功能模块,实现了信息管理级对现场的数据采集、数据分析和对现场的控制等功能。通过这三层结构搭建出的DCS系统实现了801#20T矿热炉电极环节的自动化控制,同时使用了神经网络预测控制模型加强了对电极位置的控制功能,系统运行非常稳定,取得了较好的经济效益。中钢集团吉林铁合金股份有限公司的801#20T矿热炉的电极DCS控制系统技术比较先进,系统集成度高,软件研发采用的工业级应用J2EE和Oracle,使得软件性能稳定,符合工业标准,同时软件界面友好,易于操作。本文设计的这套DCS自动控制系统完全解放了传统的控制手段,整个系统的运行效果非常令人比较满意,达到了预期的设计目标。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-5
目录  5-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 本课题的来源及研究意义  8-9
    1.1.1 本课题的来源题  8
    1.1.2 课题的研究意义  8-9
  1.2 DCS的研究现状和发展趋势  9-10
  1.3 本文的主要研究内容  10-11
第二章 电极DCS控制系统总体方案设计  11-19
  2.1 铁合金电极  11-12
  2.2 电极调节系统  12-15
    2.2.1 电极调节系统概述  12-13
    2.2.2 电极调节系统原理  13-15
  2.3 电极DCS控制系统总体方案设计  15-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章 现场控制级的硬件设计实现  19-32
  3.1 现场控制级硬件设计  19-27
    3.1.1 可编程控制器  19-25
    3.1.2 液压阀执行模块的设计  25-27
  3.2 数据通信级硬件设计  27-30
    3.2.1 串行通信的基本概念  27-28
    3.2.2 串行通信接口标准  28-29
    3.2.3 系统通信总线协议的选择  29
    3.2.4 串行通信COMM组件  29-30
  3.3 信息管理级硬件设计  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 电极模型的建立与控制策略  32-43
  4.1 液压式电极调节系统  32-34
    4.1.1 液压式电极调节系统的结构  32-33
    4.1.2 液压式电极调节系统原理  33-34
  4.2 电极控制模型的建立  34-39
    4.2.1 交流电弧电阻的等效数学模型  34-36
    4.2.2 电极调节系统的数学模型  36-39
  4.3 电极控制策略  39-42
    4.3.1 神经网络预测控制  39
    4.3.2 预测模型  39-40
    4.3.3 神经网络预测控制算法的基本流程  40-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章 基于J2EE技术的信息管理级的实现  43-58
  5.1 信息管理级的软件架构  43-46
    5.1.1 信息管理级的软件功能  43-44
    5.1.2 软件开发模式的选择  44
    5.1.3 系统开发语言  44-46
  5.2 信息管理级的数据源  46-47
  5.3 数据库设计  47-52
  5.4 数据库连接  52-54
  5.5 功能模块实现  54-57
    5.5.1 系统主界面  54-56
    5.5.2 控制参数模块开发  56
    5.5.3 温度参数模块开发  56
    5.5.4 趋势分析模块开发  56-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章 现场调试与结论  58-70
  6.1 系统仿真与运行状况  58-67
    6.1.1 预测控制系统仿真研究  58-59
    6.1.2 信息管理级界面演示  59-66
    6.1.3 系统运行数据  66-67
  6.2 结论  67-69
  6.3 不足之处及展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
附录1  73-77
作者简介  77
攻读硕士学位期间研究成果  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金机械、冶金生产自动化 > 炼铁机械与生产自动化 > 炼铁生产自动化
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