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基于组态软件的轨道板蒸汽养护监控系统的研究
作 者: 张晓军
导 师: 高美凤
学 校: 江南大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 蒸汽养护 监控系统 温度采集控制器 模糊PID控制 组态软件
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 164次
引 用: 2次
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内容摘要
随着我国铁路建设的不断发展,对高质量的轨道板的需求日益增大,这就对轨道板的生产效率提出了新的要求。在轨道板的生产过程中,蒸汽养护的技术水平直接影响到轨道板的质量、能源消耗、企业的经济效益和社会效益。因此,对轨道板蒸汽养护监控系统的研究有重大实际意义。论文在对工业计算机控制系统应用现状讨论的基础上,通过对蒸汽养护工艺流程分析,设计了一套蒸汽养护计算机控制系统,以代替现有的人工控制方式。根据蒸汽养护过程中温度控制具有大滞后、非线性的特点,对蒸汽窑的温度采用参数自整定模糊PID控制,从而提高温度的控制精度。论文首先给出了蒸汽养护监控系统的总体设计方案;然后针对温度控制系统的特点,设计了蒸汽窑温度的模糊PID控制器,并进行了仿真;接着详细讲述了基于组态软件MCGS的上位机应用软件的开发,通过组态软件将养护的工艺流程以直观的画面显示出来,记录在线检测的参数、设备运行状态和过程参数的历史曲线、实时诊断和报警,实现对整个蒸汽养护工艺流程和设备运行状态的实时监控。最后论文给出了以MiniARM工控板M2005-NU11为硬件开发平台,以嵌入式操作系统μC/OS-II为软件开发平台的温度采集控制器的设计。温度采集控制器主要功能是采集蒸汽窑的温度数据和通过模糊PID控制算法控制阀门的开度。它既可以作为整个监控系统的一部分,通过接收上位机的控制命令和养护参数来实现对蒸汽窑的养护过程,又可以直接作为一个独立控制系统,在现场通过键盘输入控制命令和养护参数,实现对蒸汽窑的养护工作。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-11 1.1 课题背景及意义 7 1.2 研究现状 7-10 1.2.1 蒸汽养护的理论基础 7-8 1.2.2 蒸汽养护的应用现状 8-9 1.2.3 计算机控制系统应用现状 9 1.2.4 基于组态技术的DCS 计算机控制系统 9-10 1.3 课题的主要任务 10-11 第二章 蒸汽养护系统的总体设计 11-17 2.1 工业控制系统 11 2.2 蒸汽养护的总体结构设计 11-14 2.2.1 蒸汽养护系统功能分析 11-13 2.2.2 蒸汽养护系统总体设计方案 13-14 2.3 蒸汽养护监控系统软硬件开发平台的选择 14-17 2.3.1 上位机软件开发平台的选择 14-15 2.3.2 下位机硬件开发平台的选择 15-17 第三章 蒸汽窑的模糊PID 控制器的设计 17-28 3.1 PID 控制的理论基础 17-19 3.1.1 PID 控制器基本原理 17-18 3.1.2 数字PID 控制器 18-19 3.2 模糊控制的理论基础 19-21 3.2.1 模糊控制的基本原理 19-20 3.2.2 模糊控制器 20 3.2.3 模糊控制器的设计步骤 20-21 3.3 参数自整定模糊PID 控制 21 3.4 蒸汽养护温度控制系统的模糊PID 控制器设计 21-26 3.4.1 输入输出变量的确定 22 3.4.2 输入输出变量的模糊化 22-23 3.4.3 模糊控制规则设计 23-24 3.4.4 模糊控制合成推理与解模糊 24-26 3.4.5 模糊控制表调用 26 3.5 蒸汽养护窑温度控制系统的仿真实现 26-28 第四章 监控系统的上位机软件设计 28-42 4.1 引言 28 4.2 MCGS 监控组态软件 28-30 4.2.1 MCGS 的概述 28-29 4.2.2 利用MCGS 设计集散控制系统的一般过程 29-30 4.3 MCGS 设备驱动的设计 30-36 4.3.1 设备驱动实现的方式 30 4.3.2 MCGS 设备驱动构件的运行机制 30-31 4.3.3 MCGS 设备驱动程序的总体结构 31 4.3.4 设备驱动程序的详细设计 31-35 4.3.5 MCGS 设备驱动的测试和挂接 35-36 4.4 监控系统的上位机组态设计 36-42 4.4.1 主控窗口组态 36-37 4.4.2 实时数据库设计 37 4.4.3 用户窗口设计 37-39 4.4.4 设备窗口的设计 39-40 4.4.5 运行策略的设计 40-42 第五章 温度采集控制器的软件设计 42-54 5.1 软件开发工具的选择 42-43 5.1.1 ARM 开发工具综述 42 5.1.2 ARM ADS 介绍 42-43 5.2 μC/OS-II 实时操作系统简介 43-45 5.3 嵌入式温度采集控制器的功能分析 45 5.4 功能模块的具体设计 45-54 5.4.1 显示任务 45-46 5.4.2 键盘任务 46-47 5.4.3 温度数据采集任务 47-48 5.4.4 串口通讯任务 48-49 5.4.5 阀门控制任务 49-50 5.4.6 时间任务 50-52 5.4.7 指示灯任务 52-54 第六章 总结与展望 54-55 6.1 总结 54 6.2 展望 54-55 致谢 55-56 参考文献 56-58 附录(一):作者在攻读硕士学位期间发表的论文 58-59 附录(二):本课题温度采集控制器硬件实物 59
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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 > 监视、报警、故障诊断系统
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