印铁烘房生产线自动化系统的控制技术研究

【摘要】： 印铁烘房生产线是一类复杂的轻工机械装备产品,其落后的技术现状难以满足国际市场竞争的需要。论文以印铁烘房生产线为研究对象,以构建印铁烘房生产线自动化监控系统为目标,对相关控制技术进行了研究,并设计和开发了相应的控制系统、算法与软件,实现了对印铁烘房生产线的监测与控制功能。 首先,研究了基于现场总线构建印铁烘房生产线自动化监控系统的总体技术,包括现场总线控制系统技术和监控系统软件技术。对现场总线控制系统技术的研究包括功能特点、网络模型、总线协议以及智能仪表技术四个方面,而从软件功能模型和工业监控组态软件关键技术两方面研究了监控系统软件技术。在技术研究基础上,设计了印铁烘房生产线自动化监控系统网络,并对监控系统软件功能进行了总体设计。 其次,为了改变机械轴传动的同步运行控制落后方式,设计了电气传动的同步运行控制系统。根据烘房传动系统的要求,设计了三种同步运行控制系统硬件方案,并选择了以PLC作为算法控制器,采用变频器驱动交流异步电机的低硬件成本方案。基于该硬件方案,建立了烘房位置同步运行控制系统的仿真模型,对PID、模糊控制、模糊-PID以及滑模变结构控制算法进行了仿真研究,仿真研究的结果为控制算法的设计提供了参考。而后,设计了在实际约束条件下的基于运动分解的同步运行控制算法,实现了烘房与印铁机的位置同步运行控制,该算法在同步带和普通V带两种传动条件下都取得了较好的应用效果,其中普通V带传动条件下在算法中增加了对带弹性滑动系数的在线辨识环节。 再次,为了提高烘房温度控制精度和抗干扰性能,设计了温度控制系统和算法。在对烘房温度控制系统固有特性分析的基础上,围绕烘房温度大时滞特性这个控制难点,研究了用于大时滞特性对象控制的Smith纯滞后补偿控制算法、Dahlin控制算法以及基于规则的仿人智能控制算法,并设计了仿人智能PI控制算法,实现了对烘房温度的满意控制。 最后,设计实现了印铁烘房生产线监控系统网络,开发了监控系统软件,实现了印铁烘房生产线设备与工艺过程参数的集中监控。印铁烘房生产线自动化监控系统的长期稳定运行实践表明,监控系统各项功能和性能指标达到了设计要求,提高了装备产品的技术水平和市场竞争力。