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结晶器液位自适应现场总线控制系统

作　者: 赵远
导　师: 李鸣
学　校: 南昌大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 结晶器 液位控制 自适应 现场总线
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


连铸技术是一门重要的冶金技术,其中,结晶器的液位控制技术因其对安全生产和产品质量有至关重要的影响成为连铸技术的关键。结晶器液位的波动不但会将钢水表面的保护渣等卷入钢水影响钢坯质量,更为严重的是,剧烈的液位波动极有可能会导致漏钢溢钢等生产事故,事故一旦发生必将对现场人员及生产设备造成不可挽回的损失,因此结晶器的液位控制已越来越受到冶金企业的关注。结晶器液位控制的常规方法为PID控制,在实际工程中取得了比较好的效果,但由于结晶器对象模型具有时变性,投运时整定好的系统往往随时间推移控制效果会变差。本文采用带遗忘因子的递推最小二乘的方法来辨识被控对象,采用零极点配置的方法根据选择的目标系统的模型参数结合辨识结果实时校正控制器参数,实现结晶器液位的自适应控制。本文以自适应控制算法的研究为理论依据,针对某钢厂连铸系统,设计了一套结晶器液位现场总线控制系统。该系统主要由液位检测仪、PLC、上位机、电动缸和现场操作箱组成,各部分通过PROFIBUS-DP现场总线进行通信。生产实践证明,该系统能较好地实现连铸生产全程中结晶器液位的控制,保证了产品质量和生产安全。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 引言  8-13
  1.1 连铸技术的发展  8-9
  1.2 连铸机结构介绍  9-10
  1.3 结晶器液位控制技术的重要性  10
  1.4 结晶器液位控制技术发展概况  10-11
  1.5 结晶器液位控制的主要技术难题  11-12
  1.6 本文研究内容  12-13
第2章 结晶器液位控制系统分析及整体设计  13-20
  2.1 结晶器液位检测方法  13-15
  2.2 结晶器液位控制执行机构  15-16
  2.3 结晶器液位控制算法  16-18
  2.4 结晶器液位控制系统整体设计  18-20
第3章 结晶器液位检测从站设计  20-30
  3.1 PROFIBUS现场总线概述  20
  3.2 PROFIBUS-DP从站开发方案  20-21
  3.3 结晶器钢水液位检测智能从站设计方案  21-22
  3.4 SPC3功能简介  22-24
  3.5 智能从站接口硬件电路设计  24-27
    3.5.1 MCU与SPC3接口  24-26
    3.5.2 SPC3与RS485接口  26
    3.5.3 DP通信接口模块与结晶器检测仪接口  26-27
  3.6 智能从站接口软件设计  27-29
  3.7 GSD文件编制  29-30
第4章 结晶器液位自适应控制算法研究  30-49
  4.1 结晶器系统机理分析建模  30-32
  4.2 系统辨识建模  32-37
    4.2.1 系统辨识的概念及步骤  32-33
    4.2.2 系统辨识方法  33-37
  4.3 结晶器液位自适应控制原理  37-49
    4.3.1 PID控制原理  37-38
    4.3.2 基于闭环特征参数的零极点配置自校正控制算法  38-41
    4.3.3 系统辨识器设计及仿真  41-44
    4.3.4 控制器及其修正器设计及仿真  44-49
第5章 基于PLC的控制系统设计  49-67
  5.1 可编程控制器概述  49-50
  5.2 PLC组态编程软件STEP 7简介  50
  5.3 PLC硬件组态  50-53
    5.3.1 模块选型  50-51
    5.3.2 I/O点分配  51-53
  5.4 网络组态  53
  5.5 PLC软件设计  53-67
    5.5.1 PLC程序简介  53-54
    5.5.2 用户程序功能模块  54-55
    5.5.3 滤波功能块FB1  55-57
    5.5.4 线性化功能块FB2  57-58
    5.5.5 系统辨识功能块FB3  58-63
    5.5.6 自适应控制器功能块FB4  63-64
    5.5.7 控制器参数计算功能FC3  64-67
第6章 基于WinCC的监控界面设计  67-82
  6.1 上位机组态软件介绍  67
  6.2 连铸机结晶器监控界面构成  67-69
  6.3 监控系统各功能画面的组态  69-82
    6.3.1 《系统登陆》画面  69-70
    6.3.2 《实时监控》画面  70-71
    6.3.3 《历史趋势》画面  71-72
    6.3.4 《报警信息》画面  72-73
    6.3.5 《报表打印》画面  73-78
    6.3.6 《参数设置》画面  78-79
    6.3.7 《传感器标定》画面  79-80
    6.3.8 《用户管理》画面  80-82
第7章 结论与展望  82-84
  7.1 结论  82
  7.2 进一步工作的方向  82-84
致谢  84-85
参考文献  85-88
附录A GSD文件编写  88-90
附录B MATLAB仿真程序  90-99
攻读学位期间的研究成果  99

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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