烧结矿冶金性能测控系统的设计

论文摘要

针对目前烧结矿冶金性能测定系统技术落后的现状,模拟反应过程,研究开发基于现场总线网络集散控制监控系统,检测分析烧结矿冶金性能的相关信息。为满足系统对数据采集部分的实时性、大数据量、多设备、高可靠性等要求,研究现场总线技术在系统中的应用。比较了主流现场总线协议的特点,选择CAN总线构建网络与上位机监控系统通讯。本系统中的检测系统将所有试验的相关设备集中成一个整体,实现了信息采集集中化、过程控制集中化、数据处理和保存集中化,极大地提高了系统的智能化程度,并降低了操作难度。同时,现场总线的应用使得整个系统的实时信息传输能力和抗干扰能力得到了提高。在全面分析系统特点的基础上,研究设计两级控制系统和相关软件,上位机监控软件采用Delphi软件工具开发,通过与智能仪表和PLC的实时通信实现对试验过程的控制、数据显示、数据存储、误差处理、特性曲线绘制及数据报表打印;下位机控制器采用西门子公司的S7—200型PLC,实现电气控制和开关信号采集。采用便于计算机编程实现的解析式模糊控制规则,并引入自寻优算法。MATLAB仿真、试验和现场运行结果表明,该控制算法具有良好的动静态特性和抗干扰能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 课题背景与国内外研究现状
• 1.2.1 钢铁工业现状
• 1.2.2 基于现场总线的监控系统
• 1.2.3 模糊控制理论的特点及研究动态
• 1.3 本课题的设计要求和研究内容
• 1.3.1 本课题的设计要求
• 1.3.2 本课题研究的内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 性能检测概述与系统总体研究
• 2.1 烧结概述
• 2.2 烧结矿冷态性能检测
• 2.2.1 原理
• 2.2.2 筛分指数
• 2.2.3 转鼓强度
• 2.2.4 落下强度
• 2.2.5 抗压强度
• 2.3 系统总体方案研究
• 2.3.1 监控系统要求和框架
• 2.3.2 软件需求分析
• 2.3.3 主流监控现场总线的比较与选择
• 2.3.4 控制算法确定
• 2.3.5 潜在危险与安全保护
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件设计研究
• 3.1 控制系统的硬件分析和设计
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 上位工控机的要求与选型
• 3.1.3 下位机PLC的电气控制设计
• 3.1.4 采集参数要求和智能仪表研究
• 3.1.5 电气控制系统设计研究
• 3.1.6 监控系统与通讯网络
• 3.2 硬件抗干扰研究
• 3.3 误差分析与减小系统误差研究
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 智能仪表误差计算方法
• 3.3.3 温度检测系统误差分析与处理
• 3.4 本章小结
• 第四章 烧结杯负压控制算法的实现
• 4.1 烧结杯负压控制原理
• 4.2 控制算法实现
• 4.2.1 经典PID控制
• 4.2.2 模糊控制
• 4.3 模糊自适应PID控制器的设计
• 4.3.1 控制器结构
• 4.3.2 输入模糊化和隶属函数的确定
• 4.3.3 模糊规则
• 4.3.4 模糊推理与模糊判决
• 4.4 控制系统仿真和实验结果
• 4.4.1 MATLAB概述
• 4.4.2 气体流量控制系统的仿真研究
• 4.5 本章小节
• 第五章 系统软件研究与设计
• 5.1 监控软件功能需求研究
• 5.2 上位机监控软件研究与设计
• 5.2.1 总体设计
• 5.2.2 应用多线程技术设计通讯模块
• 5.2.3 数据分析与处理模块
• 5.3 下位机软件研究与设计
• 5.3.1 PLC与上位机通讯实现
• 5.3.2 下位机主程序设计研究
• 5.4 软件抗干扰研究
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 处理方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统调试结果分析
• 6.1 系统试运行状况综述
• 6.2 实际运行测试结果与总结
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果