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EtherNet/Ip工业以太网在精致氯化钾生产过程控制系统中的应用研究

2020-12-11阅读(902)

EtherNet/Ip工业以太网在精致氯化钾生产过程控制系统中的应用研究

论文摘要

随着工业生产系统规模的不断扩大,控制规律越来越复杂,要求工业控制系统向着分散化、网络化、智能化和管控一体化的方向发展。工业以太网继承了通用以太网协议统一、成本低和通信速率高等优点,满足了工业控制所必须的实时性与确定性的要求,实现了从现场控制到信息网络的无缝集成,在工业控制中得到了广泛的应用。本文以青海某集团公司精制氯化钾项目为研究背景,深入研究了EtherNet/Ip工业以太网的通信原理与技术特点。在系统分析实际生产工艺流程的基础上,结合工业以太网的设计原则,设计了基于EtherNet/Ip工业以太网的精制氯化钾生产过程控制系统。该系统由信息层、控制层与设备层三部分组成,通信网络从上到下全部采用EtherNet/Ip工业以太网。控制层采用ControlLogix控制平台,控制程序采用模块化结构,提出了针对该工艺的程序设计流程,以RSLogix为软件开发环境,设计了系统流量与温度控制系统。信息层采用Factory Talk View开发了系统的人机界面,实现了对工艺流程的监控与管理。针对工业生产过程对连续性的要求,设计了软件与硬件冗余系统,有效的提高了系统运行的可靠性。由于在实际运行中,常规PID控制策略对温度控制效果不佳,提出了单神经元自适应PID温度控制。仿真结果表明该算法对温度有较好的控制效果,为系统的进一步优化提供了解决方案。经过长时间的实际运行,系统具有控制精度高、通信速率快、稳定性好和可靠性高等特点,系统管控一体化进一步强化,满足了工业生产要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 工业过程控制系统的发展
  • 1.3 精制氯化钾生产工艺的发展及现状
  • 1.4 研究的关键问题
  • 1.5 论文主要结构
  • 第二章 EtherNet/Ip工业以太网技术
  • 2.1 工业以太网
  • 2.1.1 以太网概述
  • 2.1.2 工业以太网的发展
  • 2.1.3 工业以太网研究的现状
  • 2.2 EtherNet/Ip工业以太网技术
  • 2.2.1 EtherNet/Ip工业以太网简介
  • 2.2.2 EtherNet/Ip通信协议结构
  • 2.2.3 EtherNet/Ip技术优势
  • 2.3 EtherNet/Ip通信原理
  • 2.3.1 EtherNet/Ip的物理层与数据链路层
  • 2.3.2 EtherNet/Ip的网络层与传输层
  • 2.3.3 EtherNet/Ip的应用层协议CIP
  • 第三章 系统总体设计与硬件设计
  • 3.1 工艺流程及控制要求
  • 3.1.1 工艺流程
  • 3.1.1.1 精制氯化钾工艺分析
  • 3.1.1.2 精制氯化钾工艺选取
  • 3.1.2 工艺对控制系统要求
  • 3.2 系统总体设计
  • 3.2.1 系统设计目标
  • 3.2.2 系统设计流程
  • 3.2.3 系统总体制方案设计
  • 3.3 系统硬件设计
  • 3.3.1 系统硬件配置
  • 3.3.1.1 信息层配置
  • 3.3.1.2 控制层配置
  • 3.3.1.3 设备层配置
  • 3.3.2 系统主要硬件设备
  • 3.3.2.1 处理器Logix5555
  • 3.3.2.2 带有以太网接口的1794 Flex I/O
  • 3.3.2.3 1756-ENBT模块
  • 3.3.2.4 智能继电器E3 Plus
  • 3.4 系统冗余设计
  • 3.4.1 冗余的基本概念
  • 3.4.1.1 冗余系统的重要性
  • 3.4.1.2 冗余系统的分类
  • 3.4.2 系统冗余的组成及冗余机制的选择
  • 3.4.2.1 系统冗余的组成
  • 3.4.2.2 系统冗余机制的选择
  • 3.4.3 ControlLogix控制平台冗余设计
  • 3.4.3.1 硬件冗余控制系统设计
  • 3.4.3.2 软件冗余控制系统设计
  • 3.4.4 系统总线冗余设计
  • 3.4.4.1 冗余环网（HIPER-Ring）工作原理
  • 3.4.4.2 冗余环网（HIPER-Ring）的搭建
  • 3.5 系统供电及接地设计
  • 3.5.1 控制系统供电设计
  • 3.5.2 控制系统接地设计
  • 第四章 系统软件及程序设计
  • 4.1 监控系统设计
  • 4.1.1 上位机监控系统设计
  • 4.1.2 上位机电视监控系统设计
  • 4.2 软件程序设计
  • 4.2.1 软件设计流程
  • 4.2.2 电机控制程序设计
  • 4.2.3 PID控制程序设计
  • 4.2.3.1 系统PID控制策略选择
  • 4.2.3.2 PID参数整定
  • 4.2.3.3 PLC中PID模块设置
  • 4.3 单神经元自适应PID控制
  • 4.4 单神经元自适应PID控制
  • 4.4.1 神经元网络基本原理
  • 4.4.2 单神经元自适应PID控制器基本结构
  • 4.4.3 自适应学习算法
  • 4.5 控制效果仿真与分析
  • 4.5.1 被控对象数学模型
  • 4.5.2 常规PID控制效果仿真
  • 4.5.3 单神经元自适应PID控制效果仿真
  • 第五章 系统调试及评价
  • 5.1 系统调试
  • 5.1.1 溶钾厂房淡水总管流量PID控制调试
  • 5.1.2 热溶槽温度控制系统调试
  • 5.1.3 PLC硬件及软件冗余性能调试
  • 5.1.4 冗余环网性能调试
  • 5.2 系统评价
  • 5.2.1 系统功能评价
  • 5.2.2 系统性能评价
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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