水泥生料生产过程计算机监控系统设计与研究

武汉理工大学硕士学位论文题目：水泥生料生产过程计算机监控系统设计与研究Monitor&ControlComPuterSystemDesignandResearehinMaterialsofCementProductionProeess研究生姓名吴强学科专业名称控制理论与控制工程2006年5月武汉理工大学硕士学位论文摘要水泥企业要适应水泥市场日益激烈的竞争,除了不断提高水泥质量外,还应该加强生产管理自动化和设备安全监控的故障诊断。水泥生料的生产是整个水泥生产中的重要环节,它决定着水泥成品质量的好坏,所以对其监控方案的设计就显得尤为重要。本文针对水泥生料生产过程,设计开发了一套基于Porfibus一DP现场总线的分布式监控系统,实现水泥生料的输送、喂料、粉磨、选粉、收尘、入仓储存、计量输送等生产过程的实时监测和控制。在充分比较了多种监控方案的优缺点后,结合水泥生料生产的实际情况,决定采用工业控制机+PLC+现场总线的整体架构。在底层的信号检测层,采用交流变频器、软启动器等实现各传动点的调速和起动控制。通过现场总线通讯适配卡,将这些装置接入Porfibus一DP现场总线作为DP从站。现场的温度、压力等测量变送设备则通过RS485现场总线进行数据传输。中间控制层由一台S7.300PLC组成,它既是Porfibus一DP主站,又是MPI从站。它除了完成基本的逻辑控制功能外,更重要的是通过Porfibus一DP现场总线通讯来实现各从站之间的高度协调以及一些特殊的控制算法的实现。系统管理与监控层由一台研华的工控机组成,作为MPI主站,通过与57315·ZDP通讯来获取生产过程的数据,显示工艺流程、历史曲线、实时曲线、报等画面、生成数据库等,实现远程监控。水泥生料配料过程是一个复杂的过程,采用常规的控制方法难以达到满意的控制效果,所以须选择一种不依赖于对象数学模型的控制策略,设计一种新的控制器,能在线跟踪被控对象的动态特性,及时修正控制参数,实现人工智能控制。本文针对这一情况,根据原料的化学成分以及对熟料的要求,采用模糊控制技术,通过控制生料的总下料量和生料的配比,使水泥生料的质量和产量得到显著的提高。关键词:水泥生料,现场总线,可编程控制器,模糊控制ABSTRACTCemententeprrisestoadaPttoeomPetitivemarket,inadditiontoeontinuouslyimProvethequalityofeement,shouldalsostrengthenthemanagementofProduetionautomationandseeuritymonitoringequiPmentafilurediagnosis.MaterialsofCementandcementProduCtionasaWhole15exPeetedProduetionoftheimPortantlink,itdetemrinesthequalityofeementProductsgoodorbad,onthedesignofitsmonitoringProgrammeit15PartieularlyimPortant.InordertorealizethemonitornadocntrolduringthematerialofeementltransPortion,efeding,milling,PowderseParation,storage,weihgtingnadefeding,aeontrolsystembasedonProfibusDPwasdeveloPedofranewmaterialofeementProduetionPoreess.InauflleomParisonoftheadvantagesanddisadvnatagesofvariouseontrolPorgrammes,wemadedeeisiontoadoPtaIPC&PLC&fieldbusstureturetosolvetheocntrolProblemswhieheffieientlyresultedfromtheeomPlexityofthemanuafeturingflow,multiPlieityofequiPments,exeessivenessanddisPerseofFO.Intheloeate,ACtransdueersandsoftstartersofmrtheDPslavesbyfield一buseommunieationeardinthefieldtorealizethedriverandeontrol.DataofaetualtemPeratureandPressuremeasuredbydevieesweretrnasefrredwithRS485bus.A57300PLC,whiehactedasaDPmasterandMPIslave,ofmrthemiddleocntrollaye.rBesidesfinishingthebasielogiealufnetion,theimPortaneewasithamronizedtheWorkmaongtheseDPslavesviafieldbuscommuniaction.AADVANCHIPC,whiehactedasaMPImaste乙wasusedtodisPlayParameters,dealwithalamrinofmration,PrintrePortofmrsand50on.MixPorPortioninmaterialsofeementProduetion15aeomPlexProeess,theelassiealandmodenreontorltheoryeouldnotealeulateit.50ehooseamathematiealmodeloftheobjeet15notdePendentontheocntrolstrategy.50itwasneeessarytofindaneweontorltheorywhihchasnoneedofrexaetmathematiemodeltodesignaneweontrolle.rThedissertationadoPtedaufzzyPIDParametersel-fadaPtivealgorithmtotunethePIDParmaetersonlineaccordingtothedieffrentdemandofrPIDParametersatdieffrentresPonsePhases.AeeordingtotheehemiealeomPositionofrawmaterialsandthedemandsofelinker,usingufzzyeontrolteehnology,throuhgtheeontroloftheestimateandtheexPeetedtotalalloeationofrthethreeexPeetedtoeement,theexPeetedqualityandoutPutwillbesignifieantlyenhaneed.KeyWords:Materialofeement,field一bus,PLC,ufzzyeontrol武汉理工大学硕士学位论文目录第1章绪论.......................................................................................................……11.1概述................................................................................................................……11.1.1课题的题目及来源................................................................................……11.1.2研究的背景及意义.................................................................................……11.2国内外相关技术研究现状............................................................................……21.2.1水泥生产过程控制的特点和发展.........................................................……21..22分布式计算机监控系统(DCS)的发展及现状.......................................……41..23现场总线控制的发展趋势.....................................................................……81.3主要研究内容..............................................................................................……13第2章系统总体架构设计.........................................................................……152.1水泥生产工艺流程与设备配置..................................................................……巧2.1.1水泥生产工艺.......................................................................................……巧2.1.2水泥生料生产工艺...............................................................................……162.1.3系统生产设备介绍...............................................................................……20.22总体架构设计和控制方案选择..................................................................……24.22.1系统设计思想.......................................................................................……24.2.22监控系统方案.......................................................................................……26.23.3控制方案的优点...................................................................................……27第3章监控系统硬件设计.........................................................................……293.1现场信号检测层硬件设计.........................................................................……293.2中间控制层硬件设计..............................