台车式退火炉温度控制系统的设计与实现

发布时间：2017-10-26 07:19

  本文关键词：台车式退火炉温度控制系统的设计与实现

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【摘要】：台车式退火炉是应用最广泛的工业炉的一种,是机械热处理的重要设备。由于当前国内的许多工业生产多采用人工的手动控制的办法,但是台车式退火炉须通过调节阀等对温度、流量进行调节控制,所以对自动控制的要求也相应提高。由于控制对象都是带有很多复杂的特性,常规PID不能对其实现温度的准确。因此,研究退火炉温度控制系统对提高生产率、改善产品质量和节约能源等多方面均有重要的意义。针对现场的实际情况,本课题以大庆某厂项目中台车式退火炉的温度控制系统设计为背景,根据退火炉的工艺流程和工艺要求,详细阐述整个温度自动控制系统的设计过程。为了更好的提高炉膛温度控制精度,本课题设计了基于PLC的台车式退火炉温度控制系统。其控制算法采用参数自整定模糊PID控制算法,在MATLAB中的SIMULINK完成模型仿真,仿真结果证明:基于参数自整定模糊PID的温度控制系统与基于常规PID的温度控制系统相比,前者响应时间更快,调节时间更短,超调量更小。本课题中温度控制系统由上位监控系统和下位控制系统两部分组成。上位监控系统通过工控计算机进行工艺监控、参数修改、数据存储、资料查询等操作。下位控制系统由PLC结合参数自整定模糊PID控制算法实现对温度的精确控制。本课题研究与设计的台车式退火炉温度控制系统有着更高的控制水平,资源利用效率和企业效益。该台车式退火炉温度控制系统自投入运行以来,实际运行结果表明,系统运行稳定可靠,自动化程度高,温度控制精度达到±5℃以内,很好地满足了炉膛温度稳定、均匀的控制要求。该系统操作简便,易于现场技术人员的操作和控制,且提高了产品质量并降低了能耗,具有很高的使用价值。
【关键词】：退火炉 温度控制 模糊PID控制 PLC 控制精度
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG155.1;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 热处理工艺及退火炉11-13
• 1.3.1 热处理工艺介绍11-13
• 1.3.2 退火炉13
• 1.4 本课题主要研究内容13-15
• 第二章 模糊控制基本理论15-20
• 2.1 模糊控制概述15
• 2.2 模糊控制器设计方法15-19
• 2.2.1 模糊化16
• 2.2.2 知识库16-17
• 2.2.3 模糊推理17-18
• 2.2.4 去模糊化18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 退火炉控制系统总体设计20-29
• 3.1 烧嘴控制方式的提出20-22
• 3.1.1 退火炉燃烧原理20
• 3.1.2 脉冲燃烧技术20-22
• 3.1.3 烧嘴控制方式的实现22
• 3.2 退火炉温度控制策略的确立22-24
• 3.2.1 PID控制分析22-23
• 3.2.2 模糊控制分析23
• 3.2.3 退火炉温度控制方案的确定23-24
• 3.3 参数自整定模糊PID控制器的设计24-26
• 3.4 参数自整定模糊PID控制算法仿真26-28
• 3.5 本章小结28-29
• 第四章 退火炉温度控制系统的硬件设计29-34
• 4.1 烧嘴控制器29-30
• 4.2 温度传感器30-31
• 4.3 工控机配置31
• 4.4 PLC概述31-33
• 4.4.1 PLC的历史及发展31-32
• 4.4.2 PLC的基本结构32-33
• 4.4.3 PLC的特点33
• 4.5 本章小结33-34
• 第五章 退火炉温度控制系统的软件设计34-42
• 5.1 计算机监控软件设计34-38
• 5.1.1 监控系统编程步骤34-36
• 5.1.2 上位机监控功能总体设计36-38
• 5.2 下位机程序控制软件设计38-41
• 5.2.1 退火炉各功能模块的具体实现39
• 5.2.2 参数自整定模糊PID控制在PLC中的实现39-41
• 5.3 本章小结41-42
• 第六章 温度控制系统的通讯调试及运行结果分析42-47
• 6.1 组态王和PLC的通讯42-44
• 6.2 温度控制系统运行结果及分析44-46
• 6.3 本章小结46-47
• 第七章 结论与展望47-48
• 7.1 结论47
• 7.2 展望47-48
• 参考文献48-51
• 发表论文和科研情况说明51-52
• 致谢52-53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李海军 ,刘彬 ,马国华 ,毛刚 ,杨继荣 ,张英辉;国产组态软件渐唱主角[J];电气时代;2003年09期

2 冯江,王晓燕,赵书玲;退火炉燃烧过程的模糊自寻优控制器设计[J];仪器仪表用户;2004年05期

3 于立军,刘振,万文,孙荣川,于学海,陈信润;新型台车热处理炉[J];工业炉;2001年03期

4 安爱民,张爱华,朱亮;退火炉的非线性多变量预测分程过渡控制[J];控制工程;2003年06期

5 邓长辉,吴国荣,吴英华,杨英华;台车式退火炉自动控制系统[J];控制工程;2004年03期

6 刘国荣，，阳宪惠;模糊自适应PID控制器[J];控制与决策;1995年06期

7 王冰;王世明;;组态王相关数据库研究[J];计算机工程与设计;2008年04期

8 柴天佑,王中杰,王伟;加热炉控制技术的回顾与展望[J];冶金自动化;1998年05期

9 杜云,吴学礼,孟华,宋哲英;自适应模糊神经网络在炉温控制中的应用[J];仪器仪表学报;2002年S1期

10 睢刚，陈来九;模糊预测控制及其在过热汽温控制中的应用[J];中国电机工程学报;1996年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王志华;PLC监控器的研制与开发[D];大连铁道学院;2002年

2 胡凌芸;工控组态软件的研发及其在数控机床可视化加工中的应用[D];上海交通大学;2006年

3 孟志达;智能控制在退火炉温度控制中的应用研究[D];天津大学;2006年

本文编号：1097603