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电石炉控制系统的应用与研究

作　者: 穆国华
导　师: 马伯渊
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电石炉控制 PLC 电极调节模糊解耦控制
分类号: TQ161
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 327次
引　用: 2次
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内容摘要

本论文涉及的科研课题来源于西安市工业科技攻关计划项目。电石（CaC₂）是有机工业的主要原料之一，可以用来生产乙炔，电石炉是其主要生产设备。该项目是对原有的电石炉进行控制策略的研究和自动化控制技术改造，以达到提高产品质量，降低能耗的目的。使电石生产从目前人工凭经验操作改变为生产过程的规范化和自动化。同时，通过存储各类原始数据和报表，实现计算机辅助管理。本论文论述了电石炉控制系统的工程设计要点及其三相电极控制算法的探讨研究。在研究了电石生产工艺流程的基础上，用工控机和可编程控制器建立了计算机控制系统。下位机采用具有模块化结构的可编程控制器Siemens S7—300完成数据采集和对生产工艺的控制。上位机采用WinCC组态软件设计了监控应用程序，提供了友好的人机交互界面和实时数据管理功能。最后文章重点分析了三相电极调节系统。电石炉是一个非线性、大时滞且三相电流耦合的复杂控制对象，为此本论文设计了积分分离PID算法和模糊解耦控制算法用于电极调节，并且给出了算法在可编程控制器和工控机上的实现方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-17
  1．1 电石生产设备和工艺概述  7-12
    1．1．1 电石生产的简介  7-9
      1．1．1．1 电石生产原理和用途  7
      1．1．1．2 生产工艺流程简介  7-9
    1．1．2 电石炉及其生产设备  9-12
      1．1．2．1 电石炉系统的高低压电路  9-10
      1．1．2．2 电极自动调节液压系统  10-12
  1．2 电石炉自动化技改项目的背景及意义  12-13
    1．2．1 项目的提出背景  12-13
    1．2．2 项目实施的目的、意义  13
  1．3 国内外相关技术现状、研究与发展趋势  13-15
    1．3．1 电石工业国内外技术现状  13-14
    1．3．2 电石工业国内外技术发展趋势  14-15
    1．3．3 电石炉电极调节方法的研究现状  15
  1．4 论文研究的主要内容  15-17
第二章控制系统总体设计与硬件集成  17-28
  2．1 控制系统的设计目标  17-18
    2．1．1 原有控制系统概述  17
    2．1．2 改造后控制系统实现的功能  17-18
  2．2 测控信号汇总分析和技改方案  18-22
    2．2．1 需采集的信号汇总分析和技改方案  18-21
    2．2．2 输出信号的信号汇总分析  21-22
  2．3 控制系统的硬件集成方案  22-28
    2．3．1 控制系统的总体配置方案  22-23
    2．3．2 PLC硬件系统的选配与设计  23-28
第三章控制系统的PLC程序设计  28-41
  3．1 S7—300系列PLC的工作原理  28-31
    3．1．1 S7—300系列PLC的工作过程  28-29
    3．1．2 S7—300系列PLC的程序结构与编程语言  29-31
  3．2 电石炉控制系统中的PLC程序设计  31-41
    3．2．1 PLC程序的整体设计  31-32
    3．2．2 数据采集和处理  32-36
      3．2．2．1 模拟量的处理  32-34
      3．2．2．2 软件滤波方法  34-36
    3．3．2 工艺流程的实现  36-41
      3．3．2．1 变压器有载调压控制  36-37
      3．3．2．2 电极压放控制  37-41
第四章监控软件的设计与实现  41-50
  4．1 上位机开发环境简介  41-43
    4．1．1 工控机和组态软件  41-42
    4．1．2 WinCC组态软件概述  42-43
  4．2 应用WinCC实现电石炉监控自动化  43-50
    4．2．1 数据通讯  43-45
    4．2．2 监控界面的设计  45-47
    4．2．3 数据管理  47-49
      4．2．3．1 数据归档  47-48
      4．2．3．2 报警记录管理  48-49
    4．2．4 系统安全管理  49-50
第五章电石炉三相电极调节控制研究  50-65
  5．1 三相电极调节的系统分析  50-51
  5．2 两种电极调节的控制算法的设计与实现  51-65
    5．2．1 积分分离PID算法在电极调节控制中的应用  51-56
      5．2．2．1 PID控制的原理  51-52
      5．2．2．2 电石炉电极调节PID算法设计  52
      5．2．2．3 电石炉电极调节PID算法的实现  52-56
    5．2．2 模糊解耦控制在电极调节控制中的应用  56-65
      5．2．2．1．三相电极模糊解耦控制方法综述  56-57
      5．2．2．2 三相电极模糊解耦控制器的算法设计  57-60
      5．2．2．3 使用MATLAB模糊控制工具箱设计控制算法  60-61
      5．2．3．4 使用C代码模糊推理引擎的算法实现  61-63
      5．2．3．5 将算法程序嵌入电石炉控制系统  63-65
第六章结束语  65-67
致谢  67-69
参考文献  69-71
在读期间的研究成果  71

电石炉控制系统的应用与研究

内容摘要

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