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水泥风机节能控制系统的研究

作　者: 李申伟
导　师: 徐淑华
学　校: 青岛大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 球磨机风机模糊PID控制器 HMI监控技术
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要

在小型水泥粉磨站中,风机通常采用人工手动进行控制,即手动调节风机阀门开度来调节球磨机的需风量,此种控制方式造成了电能被大量的损耗。本课题利用先进的智能控制技术及变频器调节风机的转速,从而节省风机的耗电量。根据水泥生产工艺和风机的控制方式,将水泥专家在水泥熟料生产中的专业知识和经验融合到控制系统中,利用模糊PID智能控制技术控制风机及送料机的转速。通过在上位机中输入水泥熟料含水量及易磨性的检测值,系统根据专家经验控制熟料生产中送料机和风机的转速。在西门子PLC中实现模糊PID控制,调节PID参数控制变频器调节球磨机中料量的流速,最终使球磨机工作在最佳运行区,使球磨机的效率最高,以达到节能的目的。控制系统采用西门子的S7－300为控制器的核心；ET-200M分布式I／0采集、处理测量信号；驱动装置采用西门子风机／泵类专用变频器MM 430；并用WinCC和MP 270人机界面进行实时监控。控制系统的上位机和PLC之间采用PROFINET以太网总线进行通信网络的搭建；PLC控制器和执行机构及控制设备之间通过PROFOBUS现场总线进行通信网络的搭建,并通过PROFIBUS总线对变频器进行在线调试、参数的读写。对控制系统的仿真实验结果显示模糊PID控制系统比常规PID控制系统的响应速度快、超调量小、自适应性强,能够更好的控制系统的运行。本课题将智能控制技术、电气控制技术、现场总线技术、HMI人机界面监控技术应用于风机节能控制系统,对提高水泥生产行业的自动化水平,提高水泥生产效率,降低水泥生产的耗电量等都具有较高的价值。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第1章绪论  6-10
  1.1 引言  6-7
  1.2 水泥控制技术的自动化现状  7-8
  1.3 课题研究的意义  8-10
第2章节能控制系统的总体方案  10-22
  2.1 水泥工艺  10-13
    2.1.1 水泥生产工艺流程  10-11
    2.1.2 水泥粉磨生产工艺  11-13
  2.2 水泥节能控制系统原理  13-18
    2.2.1 球磨机的效率特性  13-14
    2.2.2 风机节能原理  14-16
    2.2.3 球磨机的料量检测  16-18
  2.3 总体方案设计  18-22
    2.3.1 水泥风机节能控制方案  18-19
    2.3.2 控制系统工艺流程及其可行性分析  19-22
第3章模糊控制器的设计与实现  22-34
  3.1 模糊控制器的起源及应用现状  22-23
    3.1.1 模糊控制器的起源及特点  22
    3.1.2 模糊控制的研究及应用现状  22-23
  3.2 模糊控制器的设计  23-30
    3.2.1 模糊控制器的结构设计  24-25
    3.2.2 风机模糊PID控制器的设计  25-30
  3.3 模糊PID在PLC中的实现  30-34
第4章节能控制系统的硬件实现  34-47
  4.1 核心硬件选型  34-39
    4.1.1 S7-300的硬件模块选型  35-36
    4.1.2 节能型执行机构的选型  36-39
  4.2 通信网络搭建  39-42
    4.2.1 通信网络的选择  39-41
    4.2.2 通信网络的搭建  41-42
  4.3 硬件通信设置与调试  42-47
    4.3.1 S7-300 PLC与HMI触摸屏通信设置  42-43
    4.3.2 PLC与变频器通讯设置  43-47
第5章上位机WinCC监控系统的设计  47-53
  5.1 上位机组态软件的选择  47-48
  5.2 WinCC画面组态  48-50
  5.3 WinCC与PLC的通讯组态设置  50-53
第6章控制系统仿真  53-60
  6.1 MATLAB功能  53-54
  6.2 模糊PID仿真  54-60
第7章结论及展望  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
攻读学位期间的研究成果  64-65

水泥风机节能控制系统的研究

内容摘要

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