呼吸法真空烘干控制系统的设计及研究

发布时间：2017-07-19 11:19

  本文关键词：呼吸法真空烘干控制系统的设计及研究

  更多相关文章： 烘干控制系统 界面组态 通信网络 粒子滤波 故障诊断

【摘要】：随着航天科技不断进步,新一代大推力运载火箭液氧煤油发动机成为航天技术研究重点。研究中需要耗费大量的调节器、节流阀等器件,然而这些器件必须经过抽真空烘干才能更好地投入实验研究当中。而面对现有烘干控制系统,已不能满足高效高质量的烘干任务,极大影响实验进程。为此,设计出一套更为优化的烘干控制系统,对推动烘干控制技术和航天事业的发展具有重要意义。论文以某研究所的现场需求为研究背景,在现有烘干技术的基础上,利用工控机、PLC、HMI(触摸屏)和组态、编程等软硬件设备,对烘干控制系统进行设计研究。其主要工作如下:首先,在全面考虑了系统的可靠性、实时性、复杂性以及系统的功能需求等方面,设计出了烘干系统的总体设计方案和工艺流程。对控制器PLC、HMI(触摸屏)、测量传感设备和执行机构等硬件设备做了优化选型。在软件方面,采用WinCC flexible和WinCC组态软件设计组态界面,为操作人员提供生动简洁的人机交互界面。应用WinCC在工控机上实现总体监控、报表系统、运行趋势等功能。采用WinCC flexible在工控机上设计系统烘干控制的交互界面,然后下载到HMI(触摸屏)上,实现总体控制、参数配置、数据查询、曲线显示、超限报警等功能。此外,PLC采用功能强大的STEP7编程软件编写真空烘干控制程序,实现系统的整个真空烘干控制功能。其次,分析了系统中的通信网络系统,将本系统的传输网络大致分为两层。第一层是S7-300 PLC控制器与HMI(触摸屏)之间采用PROFIBUS-DP的方式通信。第二层是S7-300 PLC控制器与工控上位机之间基于TCP/IP协议的以太网建立的通信。最后,本文针对系统高实时性的要求和传感器易引起故障的情形,研究出了一种改进的粒子滤波算法引入到传感器故障诊断当中来提高系统的运行效率。主要以传统重采样采用顺序查找方法寻找权重较大点存在运算时间长、占用存储空间较大等问题,改用二分查找方法寻找权重较大点。经Matlab仿真验证,新的粒子滤波重采样算法可以很好的诊断出传感器的故障,这样大大提高了系统的运行效率和实时性。
【关键词】：烘干控制系统 界面组态 通信网络 粒子滤波 故障诊断
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V434;TP273
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 课题研究现状及发展趋势8-10
• 1.2.1 国内外研究动态8-9
• 1.2.2 发展趋势9-10
• 1.3 课题研究的主要内容10-12
• 2 真空烘干控制系统总体设计12-27
• 2.1 系统功能需求分析12
• 2.2 系统的设计原则12-13
• 2.3 系统总体设计方案13-22
• 2.3.1 烘干控制系统整体设计13-15
• 2.3.2 烘干控制系统工艺流程设计15-22
• 2.4 系统硬件设计22-26
• 2.4.1 PLC控制器23-24
• 2.4.2 HMI（触摸屏）24-25
• 2.4.3 测量传感设备和执行机构25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 监控组态软件设计27-36
• 3.1 监控组态软件选择27-29
• 3.1.1 WinCC组态软件的特点27-28
• 3.1.2 WinCC flexible组态软件的特点28-29
• 3.2 监控组态软件功能实现29
• 3.3 WinCC flexible界面功能设计29-34
• 3.3.1 系统主画面模块30-31
• 3.3.2 参数配置模块31-32
• 3.3.3 工艺流程设定模块32-33
• 3.3.4 趋势画面显示模块33
• 3.3.5 报警窗口模块33-34
• 3.4 WinCC界面功能设计34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 通信网络系统36-44
• 4.1 通信网络的选择36
• 4.2 PROFIBUS-DP通信网络36-38
• 4.2.1 PROFIBUS-DP协议简介36-37
• 4.2.2 主-从站通信的实现37-38
• 4.3 以太网通信网络38-43
• 4.3.1 基于TCP/IP协议的以太网38-39
• 4.3.2 控制器与上位机通信的实现39-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 粒子滤波算法在故障诊断中的研究44-56
• 5.1 粒子滤波算法基础44-46
• 5.2 重采样算法46-48
• 5.2.1 分层重采样算法46-47
• 5.2.2 系统重采样算法47
• 5.2.3 新的重采样算法47-48
• 5.3 改进算法应用于传感器故障诊断48-50
• 5.3.1 传感器故障的模型49
• 5.3.2 残差的产生和故障诊断49-50
• 5.4 模型建立及仿真验证50-55
• 5.4.1 非线性模型的建立50
• 5.4.2 传感器的数学描述50-51
• 5.4.3 仿真验证51-55
• 5.5 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62-69

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 田伟;呼吸法真空烘干控制系统的设计及研究[D];西安科技大学;2015年

，

本文编号：562613