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辽宁石油化工大学继续教育学院
毕业设计(论文)任务书
题目名称:
学生姓名张庆男
学院继续教育学院
专业年级自动化2008级
指导教师张新玉
填写时间2010年8月
目录
摘要.........................................................................4
Abstract......................................................................5
绪论................................................................6
第一章养护窑窑温模糊控制系统工艺介绍...................8
1.1砌块养护窑的养护过程............................................8
1.2养护窑的工艺流程................................................8
第二章养护窑窑温控制系统控制方案的选择.................9
2.1模糊控制方案...................................................9
2.2PWM控制方案.................................................11
2.3PID控制方案..................................................12
2.4养护窑窑温控制系统的控制方案..................................13
第三章养护窑窑窑温控制系统的硬件设计...................14
3.1控制系统的分析和总体设计.......................................14
3.3主电路电气元件的选择...........................................14
3.3.1低压隔离开关选择.........................................14
3.3.2低压熔断器选择...........................................15
3.3.3低压断路器选择...........................................15
3.3.4接触器选择...............................................16
3.3.5热继电器选择.............................................17
3.3.6中间继电器选择...........................................17
第四章
养护窑窑窑温控制系统的软件设计...................19
4.1养护窑窑温控制系统PLC系统配置..................................19
4.2输入输出点地址分配............................................20
4.3控制系统的输入输出与内存分配表.................................21
4.4窑温数值量输出控制程序流程图...................................23
4.5养护窑的工艺流程画出如下的顺序功能图...........................24
4.6软件设计巧.....................................................24
4.6.1步的说明.................................................24
4.6.2急停功能实现.............................................25
4.6.3计数器C0和C1的作用.....................................25
4.6.4定时器T37和T38的作用...................................25
4.6.5温控子程序的实现.........................................25
4.6.6模糊控制比PID控制的优点.................................25
4.7控制程序:
主程序OB1和子程序SBR0.................................26
4.7.1主程序0B1...............................................26
4.7.2子程序SBR0.............................................27
4.8用PLC实现上述的模糊控制规律的子程序流程图...................30
第五章结束语.................................................31
谢辞...............................................................32
参考文献.................................................................33
摘要
随着社会经济的飞速发展,人们的生活水平的提高,各种住宅小区、商用建筑、写字楼象雨后春笋般拔地而起。
建筑业的繁荣昌盛,带动了砌块生产业的飞速发展与技术革新。
传统的砌块上在全自然的环境中生产出来的,加工周期长,成功率不高。
现在各个建材生产厂商专门研制出了一种砌块养护窑,用来加快砌块的出厂周期,以便提高生产效率与经济效益。
其中GJ型系列养护窑被列为"
八五"
及"
九五"
期间国家级科技成果重点推广计划项目,属国际首创,居国际领先水平。
整个系统的特点是:
优质、高效、节能,是世界水泥制品养护史上重大突破,创新了"
强制式热交换、声能、负压养护技术"
,使窑内温度场、湿度场、压力场、速度场、声能场分布均匀,使水泥制品水化反应具备良好条件,提高水泥砌块等制品密实度和弹性模量,相应地提高了砌块的抗压强度、抗冻性能、抗渗透性能,减少相对含水率,有效地解决了砌块建筑存在的热、裂、渗等难题。
整个控制系统是由新式窑体结构、热工供调系统、工业计算机控制系统组成的成套技术工艺设备。
其控制核心即为单片机。
使用单片机做控制核心,具有成本低、体积小、程序简短等优点,较适合小型控制系统。
但是系统控制模拟量的性能不及PLC,故本文以GJ型系列养护窑例,介绍一种以PLC为控制核心、以模糊控制理论为依据的智能炉窑控制系统。
关键词:
养护窑,窑温,PLC,模糊控制
Maintenancekilnkilntemperaturefuzzycontrolsystemdesign
Abstract
Forewordalongwithsocialeconomyrapiddevelopment,people'
slivingstandardenhancement,eachkindofresidentialdistrict,thecommercialconstruction,theofficemushroomgrowthrisesstraightfromthegroundlikely.Thearchitectureindustryaprosperity,ledtheartificialbricktoliveindustrialtherapiddevelopmentandthetechnologicalinnovation.Onthetraditionalartificialbrickmesozoicproducesintheentirenaturalenvironment,theprocessingcycleislong,thesuccessratioisnothigh.Noweachbuildingmaterialsproductionmanufacturerspeciallydevelopedonekindofartificialbrickcuringkiln,usedfortospeedupartificialbricktheexworkcycle,inordertoenhancementproductionefficiencyandeconomic
efficiency.GJseriescuringkilnislistedas"
85"
and"
95"
periodstate-levelscientificandtechnicalpayoffskeypromotionplanproject,istheinternationalorigination,occupiestheinternationalleadinglevel.Theoverallsystemcharacteristicis:
Highquality,highlyeffective,energyconservation,isintheworldcementproductmaintenancehistorythesignificantbreakthrough,hasinnovatedthe"
compulsiontypeheatchange,thesoundenergy,negativepressuremaintenancetechnology"
causesinthekilnthetemperaturefield,themoisturefield,thepressurefield,thevelocityfield,thesoundenergyfielddistributiontobeeven,causesthecementproducthydrationresponsetomeetthegoodrequirement,enhancesproductcompactnessandtheelasticitycoefficientandsooncementartificialbrick,enhancedtheartificialbrickcompressivestrength,thefrostresistancecorrespondinglyhasbeenable,theimpermeabilityenergy,reducedtherelativemoisturecontent
effectivelysolvedtheartificialbrickconstructionexistenceheat,thecrack,infiltratedandsoonthedifficultproblems.Theentirecontrolsystemisbythenewstylekilnbodystructure,thehotworkingforadjuststhecompletetechnologyprocessunitwhichthesystem,theindustrycomputercontrolsystemiscomposed.Itscontrolcoreisamonolithicintegratedcircuit.Usesthemonolithicintegratedcircuittomakethecontrolcore,hasthecostlowly,thevolumesmall,theprocedurebriefandsoonthemerits,suitsthesmallcontrolsystem.ButthesystemscontrolsimulationquantityperformanceisinferiortoPLC,thereforethisarticlebytheGJseriescuringkilnexample,introducedonekindtakePLCasthecontrolcore,takethefuzzycontroltheoryasthebasisintelligentdrykilncontrolsystem.
Keywords:
maintenancekilnkiln,temperature,PLC,fuzzycontrol
绪论
随着我国经济的发展,市场上建筑材料的需求也向着高质量、大数量方向展。
传统的建材制造工艺越来越显露出产品质量差,产量小,对环境污染严重的缺点。
砌块生产线养护温度控制是砌块生产质量控制的最后一环,也是最为重要的一环。
生产成型的砌块在不同的温度养护过程中进行养护,会有不同质量的砌块生产出来。
砌块生产线养护系统主要由蒸气发生装置、蒸气工艺管路、养护窑温度控制系统三部分组成。
温度养护原理是:
蒸气发生装置产生饱和水蒸气,通过固定管线输送到各养护窑内,对所生产的砌块进行温度养护,并由养护窑温度自动控制系统对各养护窑进行温度控制。
为了适应社会的发展和满足人们对产品最求的不断提高国内厂家开始引进国外技术。
例如:
华泰的这条生产线具有MBS数控系统和远程传感技术,计量准确,成型主机由世界先进的模箱振动产生强劲激振力复合而成,全自动监控的蒸汽养护窑,采用气流循环原理,高效节能,温度均衡,10小时内使砌块坯体迅速得到养护,保证产品质量。
曲靖华泰新型墙材有限公司是云南省曲靖越钢集团有限公司控股的高新技术新型墙材生产企业,位于曲靖市麒麟区越州镇。
公司全套引进并消化吸收美国哥伦比亚机械公司1600HF型高强彩色混凝土空心砌块自动化生产线,年生产能力10万立方米,这在云南乃至西南地区都是第一家。
砌块生产线养护系统主要由蒸气发生装置、蒸气工艺管路、养护窑温度控制系统三部分组成。
砌块生产线温度养护的控制方式可以采用以下几种方式:
定时器控制、
可编程定时器控制、
PLC控制
工业控制机(IPC)控制等。
每种方式都各有优缺点。
定时器控制及可编程定时器控制优点是价格,缺点是只能分段控制,不能调节,且操作不便;
PLC控制的优点是稳定可靠,缺点是显示及控制调整不便;
工业控制机(IPC)控制则具有PLC控制稳定的优点,又具有丰富的显示及控制调整的功能,并能实现砌块温度养护的特殊要求:
即按给定的温度曲线,对养护窑进行温度控制。
IPC控制系统可根据砌块养护的特点确定的温度曲线进行严格的温度控制,使养护窑温度按照所给定的温度曲线运行。
采用工业控制机进行控制,可实现温度自动采集显示功能及温度曲线的控制功能,并且系统运行稳定。
系统采用汉字操作界面,使用十分方便。
采用养护窑自动温度控制系统后,可提高养护温度控制精度,提高砌块产品质量,减轻操作员的劳动强度,并能取得良好的经济效益。
砌块生产线温度养护系统功能及主要技术指标
系统实现以下功能:
养护窑温度自动采集显示功能
温度曲线显示功能
养护窑温度自动控制功能
给定温度曲线,自动控制养护窑温度功能
数据存储功能
主要技术指标:
给定温度曲线控制功能;
温度PID调节控制功能,P、I、D参数可调;
温度采集精度:
±
0.5%
系统温度控制精度:
砌块在生产过程中最后一道工序是养护。
目前养护的方法有两种。
一种是传统的自然养护;
自然养护只需要一个可供养护的露天场地,靠阳光加温。
这种养护方法投资少,养护成本低。
缺点是养护周期太长,受环境温度影响大,对产品质量要求较高时,无法保证高质量与短生产周期。
尤其在我国北方地区的冬季,温度低,阳光少,风沙大,天气条件恶劣,不适用这种养护方法。
但是在一些规模较小的砌块加工场所还经常用到这种养护方法。
另一种养护方法就是在养护窑中进行养护。
用户可以根据砌块的工艺要求指定养护规则,由手动或自动方法控制养护程序的进行。
养护窑养护过程是严格按照砌块的工艺要求实施控制的。
它能保证产品质量,保证生产进度,不受天气影响。
第一章养护窑窑温模糊控制系统工艺介绍
1.1砌块养护窑的养护过程
1.2养护窑的工艺流程
窑温控制系统示意图如图1.1所示。
图1.1窑温控制系统示意图
通过进气阀控制通入的蒸汽的进气量,来控制养护窑的温度。
各种按钮用于养护窑的启动和停止,并且有急停功能.
第二章养护窑窑温控制系统控制方案的选择
2.1模糊控制方案
模糊逻辑控制(FuzzyLogicControl)简称模糊控制(FuzzyControl),是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。
1965年,美国的L.A.Zadeh创立了模糊集合论;
1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。
1974年,英国的E.H.Mamdani首先用模糊控制语句组成模糊控制器,并把它应用于锅炉和蒸汽机的控制,在实验室获得成功。
这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。
模糊控制实质上是一种非线性控制,从属于智能控制的范畴。
模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论,又有着大量实际应用背景。
模糊控制的发展最初在西方遇到了较大的阻力;
然而在东方尤其是在日本,却得到了迅速而广泛的推广应用。
近20多年来,模糊控制不论从理论上还是技术上都有了长足的进步,成为自动控制领域中一个非常活跃而又硕果累累的分支。
其典型应用的例子涉及生产和生活的许多方面,例如:
在家用电器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等;
在工业控制领域中有水净化处理、发酵过程、化学反应釜、水泥窑炉等的模糊控制;
在专用系统和其它方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制等。
模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验,而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。
模糊控制器(FuzzyController,即FC)获得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特点:
模糊控制是一种基于规则的控制。
它直接采用语言型控制规则,出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识,在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型,因而使得控制机理和策略易于接受与理解,设计简单,便于应用。
由工业过程的定性认识出发,比较容易建立语言控制规则,因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。
基于模型的控制算法及系统设计方法,由于出发点和性能指标的不同,容易导致较大差异;
但一个系统的语言控制规则却具有相对的独立性,利用这些控制规律间的模糊连接,容易找到折中的选择,使控制效果优于常规控制器。
模糊控制算法是基于启发性的知识及语言决策规则设计的,这有利于模拟人工控制的过程和方法,增强控制系统的适应能力,使之具有一定的智能水平。
模糊控制系统的鲁棒性强,干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱,尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。
模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则。
但由于模糊规则是人们对过程或对象模糊信息的归纳,对高阶、非线性、大时滞、时变参数以及随机干扰严重的复杂控制过程,人们的认识往往比较贫乏或难以总结完整的经验,这就使得单纯的模糊控制在某些情况下很粗糙,难以适应不同的运行状态,影响了控制效果。
常规模糊控制的两个主要问题在于:
改进稳态控制精度和提高智能水平与适应能力。
在实际应用中,往往是将模糊控制或模糊推理的思想,与其它相对成熟的控制理论或方法结合起来,发挥各自的长处,从而获得理想的控制效果。
由于模糊规则和语言很容易被人们广泛接受,加上模糊化技术在微处理器和计算机中能很方便的实现,所以这种结合展现出强大的生命力和良好的效果。
对模糊控制的改进方法可大致的分为模糊复合控制,自适应和自学习模糊控制,以及模糊控制与智能化方法的结合等三个方面。
模糊控制仍然是一个充满争议的领域。
由于它的发展历史还不长,理论上的系统性和完善性,技术上的成熟性和规范性都还是不够的,有待人们的进一步提高。
模糊系统理论还有一些重要的理论课题没有解决。
其中两个重要的问题是:
如何获得模糊规则及隶属函数,这在目前完全凭经验来进行;
以及如何保证模系统的稳定性。
大体说来,在模糊控制理论和应用方面应加强研究的主要课题为:
适合于解决工程上普遍问题的稳定性分析方法,稳定性评价理论体系;
控制器的鲁棒性分析,系统的可控性和可观测性判定方法等。
模糊控制规则设计方法的研究,包括模糊集合隶属函数的设定方法,量化水平,采样周期的最优选择,规则的系数,最小实现以及规则和隶属函数参数自动生成等问题;
进一步则要求我们给出模糊控制器的系统化设计方法。
模糊控制器参数最优调整理论的确定,以及修正
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- 养护 窑窑温 模糊 控制系统 设计