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基于PLC窑炉模糊控制系统的研究与设计

刘其亮  
【摘要】: 随着我国工业制品需求的增加、工业化进程的加快以及对环境保护要求的提高,迫切要求提高窑炉控制效率,降低能源消耗,改变传统工业窑炉结构简单、生产效率低的现状,改善大气环境。因此,研究工业窑炉先进的控制系统显得尤为重要。 本文以工业窑炉中以天然气为燃料的隧道窑作为研究对象,参考国内外隧道窑的高效控制系统,充分结合隧道窑的实际运行特点,对其工艺要求的温度、压力和气氛等方面的控制进行了研究设计。整个窑炉控制分为传输控制、点火控制、气氛控制、温度控制、压力控制、安全控制这几方面,对产品质量影响最大的温度和压力的控制是本设计的核心,这些变量参数并不是相互独立的,参数间具有耦合特性,压力是温度和气氛的保证,温度影响压力的变化,温度的调节又会影响气氛,温度、压力和气氛必须满足生产工艺的要求。窑炉系统是具有非线性、时变性,大滞后性、强耦合的特性,应用传统的控制算法很难满足生产工艺的要求,且建立数学模型是非产困难的,在没有数学模型的背景下,实现对窑炉高效的全自动控制变得更加困难。 在对窑炉工艺深入研究后,根据具体现场特点采用本设计实现了对窑炉的控制。在硬件设计方面,要对窑炉各部分进行协调控制,必须构建先进的PLC主从控制网络,由主PLC协调控制,各从站点PLC对窑炉各部分进行全方位控制,为了便于监控现场各部分的运行状况,上位机组态系统通过上下位机通信监控工业制品的烧制;在软件方面,通过结合现场实践运用模糊控制实现对无模型窑炉灵活高效的控制,控制中对隧道窑实际生产运行中的各种负荷优化分配,不仅整个生产工况的安全运行系数得到了较大程度的提高,而且大大提高了产品质量和生产效率,降低了对环境的污染。


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