隧道砖窑温度监控系统研究

论文摘要

随着我们国家综合国力的不断地壮大,国家基础设施建设和房地产业持续发展,从而带动了建材行业的发展。砖块作为建材的重要成分主要是农民家庭或个体经营,规模小,投资少,基本是用原始工艺进行烧结,靠人工经验,肉眼观察来生产,造成烧结质量不稳定,经济效益不高,环境污染大等缺点,而且国内对砖窑温度监控系统的研究很少,为解决这些问题,无论从考虑社会价值还是经济价值的角度,都有必要采用现代的检测与控制手段,对砖块生产进行监控。针对砖块生产中砖窑温度监控的问题,本文以实现砖窑生产过程中温度监控为目标,对砖窑的结构和工作情况进行了分析,在此基础上,分析了窑体温度测量与传感器布置方式,选择了分布式采集模块及总线通讯,对砖厂6条隧道砖窑生产线进行了局域网络化监控研究。应用组态王6.52软件设计开发了一套操作简单、实用的砖窑温度监测系统程序,选取了K型热电偶传感器、ADAM4018+模块和ADAM4561模块作为将温度监测系统硬件,对传感器进行了标定,并对模块完成了设置和测试,设计了一套完整实用的砖窑温度实时监测系统。应用MATLAB软件,在对现场采集的数据进行分析的基础上,建立了模糊神经网络智能控制器。并对传统PID控制器和模糊神经网络控制器的控制效果及抗干扰能力进行了仿真对比,得出结论:与传统的PID控制相比,采用温度的偏差和温差变化率作为模糊神经网络控制的输入,模糊神经网络具有响应速度快、超调极小、抗干扰能力强和鲁棒性好等优点。应用MATLAB与组态王软件能进行动态数据交换的功能,在组态王中编写控制程序语言,利用实时采集的温度数据,在已编好的模糊神经网络控制中运行,得到输出值,再由组态王软件把输出值由ADAM-4021模块输送给控制风机的SINE303-018G/022P变频器,实现智能控制砖窑温度的目的。现场试验表明,本文设计的系统简单实用,每年可为该砖厂节约大量燃煤,产生很好的经济和环境价值。在提高生产效率的前提下,增加经济效益,达到节能减排的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.2 本文所选软件简介
• 1.3 本文所选控制方法简介
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 硬件系统设计与安装
• 2.1 砖窑工作情况简介
• 2.2 温度传感器的选择与安装
• 2.2.1 传感器的选择
• 2.2.1.1 接触式测温
• 2.2.1.2 非接触式测温
• 2.2.2 热电偶的工作原理
• 2.2.3 传感器的标定
• 2.2.4 传感器的安装
• 2.3 温度检测模块分析与测试
• 2.3.1 ADAM 模块简介
• 2.3.2 ADAM 模块的设置与测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 监测系统软件设计
• 3.1 系统软件总体设计
• 3.2 组态软件简介
• 3.2.1 组态软件的概念
• 3.2.2 亚控组态王6.52 介绍
• 3.3 系统软件编程设置及调试
• 3.3.1 新建工程
• 3.3.2 新建设备连接
• 3.3.3 定义变量
• 3.3.4 创建和设置监测中心
• 3.3.5 实时曲线编制
• 3.3.6 报警设置
• 3.3.7 数据库创建及保存设置
• 3.4 本章小结
• 第四章 模糊神经网络控制
• 4.1 模糊控制原理
• 4.1.1 模糊集合
• 4.1.2 模糊逻辑与模糊推理
• 4.1.3 解模糊
• 4.2 神经网络控制
• 4.2.1 神经网络控制概述
• 4.2.2 人工神经元模型
• 4.2.3 人工神经网络模型
• 4.2.4 神经网络学习方法
• 4.3 模糊神经网络控制
• 4.3.1 神经网络与模糊控制的融合
• 4.3.2 自适应神经模糊推理系统概述
• 4.3.3 自适应神经模糊推理系统的仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统仿真与实现
• 5.1 神经网络控制器设计
• 5.1.1 模糊子集的选择
• 5.1.2 模糊神经网络规则训练
• 5.2 砖窑的MATLAB 仿真
• 5.2.1 传递函数辨识
• 5.2.2 控制的仿真结果
• 5.3 控制系统的硬件实现设计
• 5.3.1 控制系统的总体设计
• 5.3.2 组态王中的 DDE
• 5.3.3 MATLAB 的DDE 功能
• 5.3.4 MATLAB 与组态王的通信实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文所做工作的总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录 B：实验数据
• 附录 C：现场照片