基于EtherCAT工业以太网的煤化验集成系统研究

发布时间：2020-04-16 23:56

【摘要】：我国“多煤少油缺气”的局面决定了我国的能源架构在未来相当长的一段时期内仍以煤炭为主。由于不同成分的煤炭用于不同的行业,各行各业在购煤、用煤前都必须进行煤样化验以判断煤样的成分指标是否满足本行业标准。目前,煤化验过程的实现多为离散设备的人工作业,存在人为误差、效率低等诸多问题。煤化验过程共包括煤样称量、煤样抓取运输和煤样化验三个环节,为了实现煤化验过程的自动化、信息化和集成化,提高检测效率和精度,本文以煤化验集成系统为研究对象,提出了一种基于EtherCAT工业以太网的煤化验集成系统解决方案。本文的主要研究内容如下:首先,在分析煤化验集成系统需求的基础上,构建了基于EtherCAT工业以太网的煤化验集成系统架构体系。围绕该架构设计了系统的功能结构、运行模式和网络拓扑结构,并在研究了煤样抓取多任务调度问题的基础上建立了其数学模型,提出了一种以距离最优为优化目标的多任务调度策略。其次,为了实现煤化验集成系统的信息集成与处理,深入研究了信息集成与处理技术。以EtherCAT主从站的方式构建了系统的EtherCAT通信网络,辅以串口和Socket通信传输,构建了系统的信息集成与处理环境。然后,对煤样化验环节的关键控制策略进行了设计。煤样化验是煤化验过程的关键环节,而实现煤样化验环节包含的含硫量、含水量、灰分以及挥发分的检测依赖于温度控制效果,其中,含硫量检测除了需要控制温度还需要控制滴定过程。因此,本文以含硫量检测为煤样化验环节的代表,研究了基于模糊控制的含硫量检测控制技术,并分别设计了基于二维模糊控制器的温度和含硫量滴定的模糊控制方案。最后,基于“PC机+运动控制卡+EtherCAT工业以太网+EtherCAT从站”的开放型网络集成主从式控制系统架构,设计并开发了系统的软、硬件平台,搭建了系统的信息集成与处理环境,并进行了实验。实验结果验证了本文设计的基于EtherCAT工业以太网的煤化验集成系统的可行性。
【图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文表 4.3 模糊语言集合各值含义语言值名称 含义NL（Negative Large） 负大NM（Negative Medium） 负中NS（Negative Small） 负小ZO（Zero） 零PS（Positive Small） 正小PM（Psitive Medium） 正中PL（Positive Large） 正大常用的隶属函数包括三角形、梯形和高斯型三种隶属函数，由于温度控制效果主要的数量以及其覆盖的论域共同决定，隶属函数的形状对其影响较小。因此，本文选属函数，其具有广泛的应用且数学表达相对简单。温度偏差 E 的隶属度函数如图 4.4

图 4.5 模糊控制温差变化率 EC 的隶属度函数3）输出量的模糊化本文所设计的煤化验集成系统的含硫量检测的温度控制是通过调整电加热器的加热的，实际加热比 u 表示电加热器的加热量大小的相对变化，其变化范围为 0%≤u≤，0 代表电加热器不加热，100 代表电加热器满功率加热。内部论域输出量加热比 言集合为 NM , NS , PS , PM ,PL ，分别表示电加热器不加热到满功率加热的五输出量加热比 U 的隶属度函数如图 4.6 所示。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.11;TQ533

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈乐南;高伟强;黄国静;刘建群;;EtherCAT姿态监测从站的设计与实现[J];组合机床与自动化加工技术;2019年11期

2 沈润;吴斌;王广佳;;基于EtherCAT总线的微电网能量优化管理系统[J];科技风;2017年16期

3 吴清收;俞双懋;王楠;;基于EtherCAT的液压支架压力监测系统设计[J];山东煤炭科技;2016年08期

4 王玉梅;张国治;;EtherCAT井下监控网络可靠性分析研究[J];计算机仿真;2015年05期

5 黄科程;文亦骁;;基于EtherCAT的直角坐标机器人控制系统设计[J];西昌学院学报(自然科学版);2015年02期

6 栾伟;易勇帆;王钦若;;基于EtherCAT总线的高速高精度多轴伺服运动控制器[J];电子世界;2017年02期

7 李伟强;樊留群;;基于EtherCAT的伺服驱动器的一致性测试研究[J];机电一体化;2011年06期

8 张少勋;郗晓田;;EtherCAT协议在开放式数控系统中的应用[J];信息技术;2013年07期

9 吕燕;沈玉玲;蒋劲峰;;基于EtherCAT的双机器人协作系统设计[J];制造业自动化;2015年22期

10 任计羽;范永坤;熊皑;;EtherCAT高性能从站的设计与实现[J];计算机应用;2014年S1期

相关会议论文 前10条

1 刘志骁;刘晓平;应怀樵;李旭杰;;EtherCAT工业以太网总线技术在数据采集系统中的应用研究[A];第十届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2016年

2 ;EtherCAT控制先进的数控转塔冲床[A];2014中国数字工厂推进大会文集汇编[C];2014年

3 向乾亮;肖仕武;陈福焰;;实时以太网EtherCAT技术在变电站自动化系统中的应用[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年

4 温传新;隗华荣;赵晓冬;;基于EtherCAT总线的固态切换开关控制保护系统设计[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

5 刘宏达;陈默;夏蔚文;张瑞雪;赵福春;李子伦;叶龙;褚皓宇;秦岭;徐明明;奚学程;赵万生;;基于EtherCAT协议的多轴联动电火花数控系统[A];第17届全国特种加工学术会议论文集（上册）[C];2017年

6 ;基于PC和EtherCAT控制技术高效控制风力发电机组[A];中国农机工业协会风能设备分会《风能产业》（2013年第8期）[C];2013年

7 刘国耀;沈德明;祖利辉;蔡艳丽;;EtherCAT实时以太网在凝汽器清洗机器人控制中的应用[A];第十二届长三角能源论坛——互联网时代高效清洁的能源革命与创新论文集[C];2015年

8 吴明伟;简献忠;应怀樵;李旭杰;;基于Linux的EtherCAT主站研究[A];第十一届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2017年

9 刘宏达;陈默;夏蔚文;张瑞雪;赵福春;李子伦;叶龙;褚皓宇;秦岭;徐明明;奚学程;赵万生;;基于EtherCAT协议的多轴联动电火花数控系统[A];特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集（摘要）[C];2017年

10 张威;;基于EtherCAT总线的模型姿态角控制系统设计[A];2018年军工装备技术专刊论文集[C];2018年

相关重要报纸文章 前2条

1 MEB记者 秦牧;EtherCAT:剑指落地 面向未来[N];机电商报;2018年

2 MEB记者 陆梨;EtherCAT与TSN完美结合 打造工业以太网系统架构的最佳实践[N];机电商报;2018年

相关博士学位论文 前1条

1 侯明鑫;仿人灵巧手的EtherCAT通讯系统及阻抗控制研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 王鑫;基于EtherCAT总线的陀螺飞轮通信系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 王旭;基于EtherCAT工业以太网的煤化验集成系统研究[D];南京航空航天大学;2019年

3 张昊苏;基于EtherCAT总线的全自动托盘生产设备研究与实现[D];青岛理工大学;2018年

4 张福雷;一种EtherCAT控制器研发及其在港口吊车纠偏中的应用[D];山东大学;2018年

5 蒋杰;基于X86平台的EtherCAT主站控制器研究与设计[D];广东工业大学;2018年

6 李帅帅;基于AM3358处理器的EtherCAT主站研究与实现[D];桂林电子科技大学;2017年

7 储佩;基于EtherCAT的主站运动控制器研究[D];西安电子科技大学;2017年

8 严诗恬;基于EtherCAT通讯的微电网控制系统的研究[D];北京建筑工程学院;2012年

9 殷士龙;基于EtherCAT的工业机器人控制系统设计与实现[D];华南理工大学;2017年

10 张勇;EtherCAT总线接口在数控系统中的实现[D];华中科技大学;2011年

，

本文编号：2630189