洗煤厂装车系统自动配煤过程控制及其算法的研究

论文摘要

在洗煤厂装车系统自动配煤过程中,在立足于先进的动力配煤理论,采用通过配煤专家系统在线实时给定优化的配煤方案及配煤比例的同时,如何使控制系统在现场条件下稳定、可靠、精确的按配比完成操作,并实现对配煤系统的全程监控,实现厂区生产、管理高度自动化,对于保证配煤产品质量,满足客户要求,提高洗煤厂经济效益是十分重要的,也是本文研究的重点所在。本文在深入分析洗煤厂装车系统自动配煤过程工艺的基础上,设计了控制系统的总体结构及其要实现的功能,给出了系统拓扑结构和系统功能框图。本文控制系统以配煤专家系统下发的配比为控制器给定,并通过在线灰分反馈实时调整配比,克服配煤过程“灰度”特性,基于模糊自整定PID参数控制采用西门子S7-200 PLC通过变频调速实现对圆盘给料机给料的精确控制。控制系统采用集散控制方式,通过PLC在线采集和实时监控配煤现场各类过程参数,采用IFIX控制系统实现工艺流程的实时监视;设计了控制系统的回路框图,并对单控制回路原理及功能进行了详细介绍,设计了控制系统的硬件部分。设计了本系统的模糊自整定PID参数控制器并通过MATLAB与常规PID控制进行了对比仿真研究,仿真结果表明本系统设计的模糊自整定PID控制器相对于常规PID控制调节时间短、超调量低、稳态误差小,对本系统控制对象大惯性、大滞后、时变的特性具有很强的适应能力,能够满足系统提供的控制性能指标要求。本文讨论了控制系统的实现,完成了数据库访问的实现,系统过程监控和信息管理的实现主要是由下位机PLC系统和上位机IFIX集散控制系统通过组态软件完成;采用OPC技术实现控制软件与组态软件的通信。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 研究的背景及其意义
• 1.2 研究动态与研究方法
• 1.2.1 国内外配煤技术理论研究与实际应用状况
• 1.2.2 配煤技术相关的控制理论与方法
• 1.3 论文的主要工作
• 2 控制对象分析及系统总体结构设计
• 2.1 配煤生产工艺及控制要求
• 2.1.1 洗煤厂装车系统配煤生产工艺
• 2.1.2 洗煤厂装车系统配煤控制要求
• 2.2 控制系统设计要求
• 2.3 系统总体结构
• 2.3.1 系统拓扑结构
• 2.3.2 系统功能设计
• 2.4 本章小结
• 3 控制系统回路设计
• 3.1 控制系统回路框图
• 3.1.1 配煤专家系统
• 3.1.2 过程参数检测
• 3.1.3 系统单控制回路
• 3.2 控制系统回路硬件应用
• 3.2.1 自动配煤的PLC 系统配置
• 3.2.2 变频调速方式及变频器选型
• 3.2.3 称量系统
• 3.2.4 其他设备
• 3.3 工作站组态软件IFIX 4.0
• 3.4 本章小结
• 4 配煤系统控制算法与仿真研究
• 4.1 常规PID 控制
• 4.1.1 PID 控制原理
• 4.1.2 常规PID 的不足及解决办法
• 4.1.3 装车自动配煤系统使用模糊自整定PID 控制的可行性
• 4.2 模糊控制
• 4.2.1 模糊控制概述
• 4.2.2 模糊控制器原理
• 4.3 模糊控制器设计
• 4.3.1 模糊控制器的输入输出变量
• 4.3.2 模糊语言的确定及论域和比例因子的选择
• 4.3.3 模糊推理
• 4.3.4 模糊判决
• 4.4 装车配煤系统模糊自整定PID 参数控制器的设计
• 4.4.1 建立装车配煤系统模型
• 4.4.2 模糊自整定PID 参数控制器的设计
• 4.5 模糊自整定PID 参数控制及常规PID 控制的 MATLAB 仿真
• 4.5.1 常规PID 控制的参数整定
• 4.5.2 MATLAB 仿真
• 4.5.3 仿真结果对比分析
• 4.6 本章小结
• 5 系统通信与过程监控实现
• 5.1 系统开发平台环境
• 5.2 系统通信设计
• 5.2.1 系统数据流程
• 5.2.2 通信设计
• 5.3 数据库技术及其访问的实现
• 5.3.1 数据库访问机制
• 5.3.2 数据库访问实现
• 5.4 过程监控的实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集