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铝电解槽焙烧控制系统设计与研究

杨力  
【摘要】:当前铝电解的生产流程主要分为焙烧、启动和正常生产三个阶段,而焙烧阶段尤为重要,焙烧质量的好坏直接影响到以后铝电解的正常生产。目前国内众多铝厂多采用具有竞争力的焦炭床焙烧方法,整个焙烧过程仍然采用工人手工焊接和拆除分流器,焙烧过程中产生的大量数据采用人工记录,这样不仅操作繁杂、控制精度低,而且数据记录准确度难以保证,不利于以后分析处理。本论文针对中国铝业贵州分公司的焙烧现状,提出并设计了一套电解槽焙烧分流装置及其控制系统。 论文首先分析总结了国内外铝厂电解槽的焙烧控制方法,结合贵州铝厂是采用焦炭床焙烧方法的实际状况以及焙烧质量的评价标准,设计了整套焙烧分流控制系统的硬件,在分析了硬件的操作性和可靠性之后实现了硬件的选型以及具体实现功能,为之后的系统软件部分开发缩短周期奠定了基础,并设计给出了系统硬件的接线图。 其次在结合控制系统硬件功能之后实现了系统软件的功能,包括上位机监控系统——采用西门子公司WinCC组态软件开发,并详述了其具体开发流程及具体实现功能;下位机PLC程序采用Step7开发设计,使用梯形图和语句表设计了功能程序和错误诊断程序,并利用仿真模拟器测试了软件功能。 最后,针对焙烧控制电解槽温度这个核心控制变量,建立了温度控制算法。对铝电解槽这个大惯性大滞后的控制对象,采用实验法确定了其控制模型;并采用PID控制方法整定控制模型的特性参数,通过在MATLAB/Simulink建模仿真中最终确定采用PI控制器,结合温度分区算法和负荷均匀算法实现了铝电解槽焙烧温度控制。


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