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基于高速以太网现场总线的陶瓷辊道窑控制系统

赵燕  
【摘要】: 陶瓷窑炉是陶瓷生产过程的关键设备,一台先进的窑炉往往凝聚了燃烧技术、材料技术、节能技术、信息处理技术、自动控制技术等多领域的研究成果。本文通过对国内目前陶瓷生产控制系统的详细研究,针对传统陶瓷控制系统信息孤岛问题,提出了基于高速以太网现场总线技术的陶瓷生产控制系统网络解决方案,研究并建立了陶瓷辊道窑HSE系统。 本文所做的工作是高速以太网现场总线技术在陶瓷辊道窑应用的初步探索,设计并实现了陶瓷辊道窑控制HSE系统的选型、控制策略建立和系统的组态,为陶瓷辊道窑控制系统提出了一种基于高速以太网现场总线技术的实现方式。有效解决了陶瓷辊道窑控制中由于工艺复杂、I/O点数较多且分散、设备类型多样、控制协调性要求较高所带来的控制问题。整个控制系统结构清晰、功能分别明确,既体现了“分散控制、集中管理”的分布式控制思想,更体现了高速以太网现场总线控制系统全数字通讯、高度开放性、互操作性、互换性的技术优势。 本文工作包括: 1.根据陶瓷辊道窑控制的特点,研究各种现场总线技术和工业以太网技术及其特点,从中选择试用于陶瓷辊道窑控制的技术,然后温度控制系统、压力及气氛控制系统进行研究,选择系统方案。 2.对本文所构建的控制系统进行研究,选择控制系统需要用到的智能设备,实现系统互联。 3.利用NI系统对控制系统进行系统组态。 4.利用MCGS软件进行了监控界面的设计。 通过构建陶瓷辊道窑控制系统,本文得出一下结论: 1.高速以太网现场总线是非常适合于过程控制的现场总线技术,它是专门为过程控制开发的现场总线技术。符合FF协议标准的总线仪表内嵌控制功能模块,可以用仪表直接构成完整的控制回路,使用简单方便,可靠性高。 2.虽然陶瓷辊道窑控制系统包含各种复杂的控制系统,但高速以太网现场总线有多种功能块可供选择,控制功能块包括FID控制算法功能块PID、增强PID功能块EPID和先进PID功能块APID,可实现增益适应,抗积分饱和等算法,完全可以胜任各种控制系统的控制任务,而且实现方式简单,可实现冗余控制,系统可靠性大为提高。 3.对于程序控制,基金会现有功能块显得不够灵活。没有专门的积分功能块用于产生给定值曲线,虽然PID功能块有积分功能,但它主要功能是控制,不能灵活的实现反向积分。 实验证明运用高速以太网构建的陶瓷辊道窑控制系统,结构简单,性能可靠,在系统构成和设备维护方面实现了质的飞跃。由于HSE的高速性,使传输大量信息成为可能,这些信息不光是现场数据,还包括数据的质量(Bad数值不能使用:Uncertain数值略差于正常,但还能使用;Good数值是好的)为系统查错和维护带来了很大方便。


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