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汽车尾气净化催化剂生产过程自动控制系统设计

黄德晟  
【摘要】:随着燃油汽车迅速递增,汽车尾气排放引起污染越来越严重,因此治理汽车尾气污染问题已引起世界各国的高度重视。尾气的治理一般采用机内和机外净化两种方法,机内净化是治理的主要方面,普遍采用的方法是使用净化催化剂。新型净化催化剂是利用稀土为主要原料制造的,其常规配制是由人工操作完成的,对于原料的添加、温度控制及配制标准难以掌握,一般是根据经验值判断,以致经常出现加料不均匀、温度不稳定,从而造成产品的质量差别大、生产效率低以及人工作业劳动强度大等问题。为此,在汽车尾气净化催化剂生产过程实现自动化控制显得十分重要。本文对汽车尾气净化催化剂生产过程自动控制系统进行设计。 通过分析国内外催化剂以及生产自动化的发展现状,提出了符合我国催化剂生产要求的自动化控制系统,本文完成的工作内容如下: 1.系统PID控制设计。本文通过催化剂工艺的分析,对影响生产的流量和温度两个重要因素进行PID自整定控制,结合MATLAB软件对算法进行仿真得出流量和温度的控制曲线。 2.系统硬件设计。采用研华工控机作为上位机,运行组态软件;西门子S7-300PLC作为下位机,以CPU314为PLC系统的核心,采用数字量和模拟量模块处理各种开关量和模拟量,CP343-1Lean通讯模块实现上位机与PLC通过工业以太网通信;现场设备包括了电磁流量、温度传感器、电磁阀等重要检测与执行机构;通过硬件的选择确定了其信号的分布点。 3.系统软件设计。利用STEP7 V5.4编程软件对硬件进行组态和程序编写,主要是对三个工序、流量和温度控制、模拟量处理程序进行编写;通过北京亚控的组态王6.52软件对人机界面的设计,实现对生产过程的设备状态和工艺参数进行监测、实现自动控制操作,还能实时的根据数据进行判断,发出报警信息;通过对PLC下载和PLC与组态王通讯的设置实现了通信联络。 最后通过总结与展望得出采用西门子PLC与组态王软件构成的控制系统在催化剂生产中的应用效果良好。另外,随着控制技术及控制理论的发展,出现了较多的新PID控制算法及控制器,像模糊PID控制、自适应PID控制、智能PID控制等,使其在设计高质量、高可靠性的净化催化剂生产控制系统中应用,需要更多的人去努力。


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