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生料浆配料过程优化控制方法与半实物仿真实验平台的研究

作　者: 任群英
导　师: 白锐
学　校: 辽宁工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 生料浆配料 优化控制 PLC 控制系统 半实物仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


生料浆配料过程是烧结法氧化铝生产的重要过程之一，生料浆的各项质量指标直接影响着最终氧化铝产品的质量。生料浆配料过程是一种典型的复杂工业过程，具有非线性、多变量、耦合、原料成分波动大、工况变化大等特性。传统的人工配料方法难以适应生料浆配料过程的复杂特性，因此导致了生料浆产品质量不稳定，钙比、碱比和水分等指标的合格率低。为解决上述问题，本文开展了生料浆配料过程智能优化控制方法、控制系统和半实物仿真实验平台开发等方面的研究，主要研究工作包括：（1）针对生料浆配料过程的复杂特性，以将各项质量指标的实际值控制在目标值范围内为控制目标，设计了由优化设定层和回路控制层两层结构所组成的生料浆配料过程优化控制方法。优化设定层包括工艺计算模型和基于案例推理的设定值补偿模型，其功能是获得各个控制回路的理想设定值。回路控制层主要采用PID控制方法，其功能是使控制回路的输出跟踪相应的设定值。（2）采用Rockwell PLC，设计并开发了生料浆配料过程的控制系统，包括系统的硬件设计和软件开发等。（3）开发了由优化设定计算机、模型计算机、监控计算机、Rockwell PLC等组成生料浆配料过程的半实物仿真实验平台。该平台将仿真模型和实际的PLC控制系统相集成，VB. NET软件、MATLAB软件和工控组态软件相结合，从而能够更好的反映生料浆配料过程控制的实际动态特性，弥补现场试验和单独基于MATLAB仿真的不足。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 工业过程优化控制方法研究现状  9-10
  1.3 配料过程优化控制方法研究现状  10-11
  1.4 复杂工业过程控制仿真技术的研究现状  11-13
  1.5 本文主要工作  13-14
2 生料浆配料过程的工艺分析  14-17
  2.1 生料浆配料过程的工艺流程  14
  2.2 生料浆配料的质量指标  14-16
  2.3 配料过程中控制难点分析  16-17
3 生料浆配料过程优化控制方法  17-29
  3.1 引言  17
  3.2 优化控制目标及控制结构  17-18
  3.3 优化设定层  18-26
    3.3.1 优化设定层的功能  18
    3.3.2 工艺计算模型  18-23
    3.3.3 各原料流量初始设定值的补偿模型  23-26
  3.4 回路控制层  26-28
  3.5 本章小结  28-29
4 生料浆配料过程控制系统的设计和开发  29-45
  4.1 引言  29
  4.2 控制系统的结构及功能  29-30
  4.3 控制系统的硬件设计  30-37
    4.3.1 ControlLogix 控制平台  30-31
    4.3.2 NetLinx 网络架构  31-33
    4.3.3 控制器的整体设计  33-34
    4.3.4 硬件接线图  34-37
  4.4 控制系统的软件设计  37-44
    4.4.1 控制系统的程序设计  37-44
    4.4.2 监控画面设计  44
  4.5 本章小结  44-45
5 半实物仿真试验平台设计  45-80
  5.1 引言  45
  5.2 半实物仿真实验平台的整体结构  45-46
  5.3 半实物仿真实验平台的通讯技术  46-50
    5.3.1 OPC 技术  47-48
    5.3.2 以太网（Ethernet）通讯技术  48
    5.3.3 RSLinx Classic 技术  48-50
  5.4 优化设定计算机  50-54
    5.4.1 优化设定计算机设计  50-51
    5.4.2 优化设定界面与 MATLAB 通信  51-52
    5.4.3 MATLAB 的 OPC 通信技术  52-53
    5.4.4 优化设定界面  53-54
  5.5 PLC 控制系统  54-56
  5.6 监控计算机  56-62
    5.6.1 登录画面  56-57
    5.6.2 工艺流程画面  57-58
    5.6.3 磨机系统画面  58-59
    5.6.4 加碱系统画面  59
    5.6.5 各槽液位画面  59-60
    5.6.6 设备运行画面  60-61
    5.6.7 报警画面  61
    5.6.8 监控计算机和 PLC 控制系统的通信  61-62
  5.7 模型计算机  62-71
    5.7.1 对象模型建立  62-66
    5.7.2 MATLAB 与监控计算机的 RSView Studio 通信  66-71
  5.8 实验平台运行结果  71-79
  5.9 本章小结  79-80
6 结论  80-81
参考文献  81-84
攻读硕士期间发表学术论文情况  84-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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