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水泥回转窑生产过程控制系统设计研究

作　者: 王蕊
导　师: 万健如
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 水泥回转窑过程控制 PLC 工控机模糊PID 监控
分类号: TQ172
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 4次
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内容摘要

水泥生产中,水泥回转窑的工作过程属于复杂的热工反应过程,是水泥生产的核心部分,对水泥回转窑的自动控制可保证生产的“均衡稳定”与设备的安全运行,使生产过程经常处于最佳状态,达到优质、高效、低消耗的目的。目前,国内各大、中型水泥厂水泥回转窑的闭环控制回路仍普遍采用传统的PID控制,参数难以整定,控制效果不够理想。本课题采用两级DCS控制系统,改进控制策略,实现水泥回转窑生产的自动控制,对工艺要求的一些重要参数进行自动监控。本课题针对水泥回转窑生产的工艺要求提出系统控制方案,下位机(PLC)负责完成数据的采集和处理,并接受上位机指令向模块输出信号去完成各种控制功能,上位机(工控机)完成生产工艺过程的监视、操作、控制,系统通讯通过ControlNet网络实现,完成下位机PLC与上位机工作站之间的信息交换;对预热器五级筒出口气体温度改进传统PID控制方式,引入先进控制策略,进行模糊PID控制算法的研究与设计,获得了动态响应快、超调量小、温度控制稳定的良好效果;对控制系统的硬件和软件进行设计,完成了工控机和PLC的选型及配置,重点对下位窑尾窑中和窑头两个控制站的模拟、数字信号做出PLC连接图,进行地址分配,完成了下位机控制程序流程图及调节回路控制框图的设计,对系统监控界面做出了设计,通过8幅工艺流程界面,可实现水泥回转窑生产过程的监控、进行PID参数的调整,并可对各工艺、电气参数的实时趋势及历史趋势进行观察、打印,自动生成生产报表等并打印,还具有对工艺及电气故障进行实时报警的功能,通过显示屏显示报警信息,并可通过声音进行报警。

全文目录

第一章绪论  7-11
  1.1 水泥回转窑概述  7-8
  1.2 生产过程工艺简介  8-9
  1.3 本课题研究内容与研究方法  9-11
第二章水泥回转窑生产过程控制方案  11-17
  2.1 控制特点及工艺要求  11-12
  2.2 重点监控工艺参数  12-14
  2.3 总体控制方案设计  14-17
第三章控制系统硬件设计  17-31
  3.1 工控机的选型和配置  17
  3.2 下位机的选型和配置  17-27
  3.3 下位机与工控机的连接  27-28
  3.4 温度、压力、流量等参数的采集与变换  28-29
  3.5 执行器的选择设计  29-31
第四章温度控制系统设计  31-45
  4.1 温控系统控制策略  31-33
  4.2 模糊控制器设计  33-43
    4.2.1 精确量的模糊化  34-38
    4.2.2 模糊控制算法设计  38-41
    4.2.3 输出信息的模糊判决  41-43
  4.3 模糊PID 算法  43-45
第五章控制系统软件设计  45-60
  5.1 下位机控制程序设计  45-51
    5.1.1 窑头、窑中窑尾系统控制  45-49
    5.1.2 调节回路控制  49-51
  5.2 上位机程序设计  51-60
    5.2.1 初始化界面  52
    5.2.2 参数设定界面  52-54
    5.2.3 系统运行各部分监控界面  54-60
第六章结束语  60-62
参考文献  62-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

水泥回转窑生产过程控制系统设计研究

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