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铁矿石冶金性能测控系统设计及其智能炉温控制算法研究

专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 冶金性能 现场总线 智能仪表 模糊控制 PLC
分类号: TF521  TF325
形 态: 共 79 页 约 51,745 个字 约 2.475 M内容
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内容摘要


本文针对目前铁矿石冶金性能测定系统技术落后的现状,模拟高炉反应过程,研究开发基于现场总线网络集散控制监控系统,检测分析铁矿石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。

根据国家标准对测定试验的升温曲线的严格要求和试验炉自身的特点,对基于工业控制计算机的智能控制算法进行了研究,以取代功能简单的控温仪表实现精确的温度控制。

采用便于计算机编程实现的解析式模糊控制规则,提出对不同温度段使用不同控制规则,并引入自寻优算法,提高了控温精度。

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..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1课题来源
1.2课题研究的目的和意义
1.2.1课题研究的目的
1.2.2研究的意义
1.3课题背景与国内外研究现状
1.3.1钢铁工业现状
1.3.2铁矿石冶金性能研究现状
1.3.3基于现场总线的监控系统
1.3.4模糊控制理论的特点及研究动态
1.4本课题的设计要求和研究内容
1.4.1本课题的设计要求
1.4.2本课题研究的内容
1.5本章小结
第二章 冶金性能检测原理与系统总体研究
2.1高炉冶炼概述
2.2铁矿石还原粉化测定
2.2.1原理
2.2.2试验方法
2.2.3试验结果表示
2.3铁矿石荷重软化和熔融滴落测定
2.3.1原理
2.3.2试验方法
2.3.3试验结果
2.4焦炭测定及热转鼓炉
2.4.1原理
2.4.2试验方法
2.4.3试验结果计算
2.5系统总体方案研究
2.5.1监控系统要求和框架
2.5.2软件需求分析
2.5.3主流监控现场总线的比较与选择
2.5.4控制算法确定
2.5.5潜在危险与安全保护
2.7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
3.3.4软化、熔滴测定位移检测热膨胀误差消除
3.4本章小结
第四章 炉温控制算法的研究与仿真
4.1 PID控制算法原理
4.2模糊控制算法原理
4.2.1模糊控制概述
4.2.2解析式模糊控制规则
4.2.3模糊控制规则自寻优
4.3炉温模糊控制器的设计
4.4模糊控制算法的MATLAB仿真
4.4.1 MATLAB概述
4.4.2运用MATLAB实现仿真
4.5本章小结
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
5.2.4控温程序模块设计研究
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炉温控制算法试验结果和分析
6.3实际运行测试结果与总结
6.4本章小结
第七章 总结与展望
参考文献

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中图分类: > TF521 > 工业技术 > 冶金工业 > 炼铁 > 原材料 > 铁矿石
其他分类: > TF325 > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金机械、冶金生产自动化 > 炼铁机械与生产自动化 > 炼铁生产自动化

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