脉冲气刀式密相气力输送控制系统的设计与仿真分析

发布时间：2017-04-15 22:16

  本文关键词：脉冲气刀式密相气力输送控制系统的设计与仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脉冲气刀式密相气力输送因其输送气(料)速低、耗气量低、输送压力低、物料损坏率低等优点在现代工业物料输送中得到了广泛的应用。本文以脉冲气刀式密相气力输送系统作为研究对象,对其进行控制系统的设计与控制策略的分析,使输送过程自动化,提高控制精度与输送效率。本文选定对小豆进行输送,输送参数为输送料气比达到120,料栓长度达到3.6米,输送距离为45米。首先,对气栓与料栓在管道中的运动状态进行分析,分别建立了气栓与料栓的压降模型;对发送罐流化室内的物料流化状态进行分析,建立了发送罐流化室中颗粒的流化模型;并对气力输送系统的气速与物料流动的关系以及脉冲气刀式密相气力输送的输送参数与输送原理进行分析。其次,针对现在的手动控制以及PLC一级控制的输送现状,为能够更好地实现脉冲气刀式气力输送的自动控制以及企业的信息化以及柔性化要求,本文建立了脉冲气刀式密相气力输送控制系统的总体控制布局,即计算机三级控制方案。系统从上到下分别是管理级、控制级和元件级。同时设计了管理级的功能以及级间通讯方式,建立了脉冲气刀式气力输送系统的总体控制流程并对控制级PLC的输入输出进行分配。再次,为了精确控制系统各个负载处需要的气量,本文针对脉冲气刀式气力输送控制系统中发送罐流化室流化气体系统、输送管道的输送气体系统、脉冲管道的脉冲气体系统以及补气管道的补充气体系统分别进行了负载分析以及控制策略的分析,在最大程度上减小了对输送气体的损耗。最后,对本文所设计的控制策略进行仿真分析,分析结果表明本文控制策略的效果很好,实现了输送料气比、料栓长度等参数要求;通过对重要的控制元件(如脉冲气刀阀)进行PID控制算法以及模糊控制方法的仿真分析,获得能够快速满足负载需求的气体压力以及流量。本文所设计的脉冲气刀式气力输送控制系统全面的实现了对物料的自动控制,同时能够实现一个装置,多种物料共用,提高了生产率、降低劳动强度和成本;该系统能够较为精确的实现对气体压力和流量的控制,有效降低输送气体的损耗,具有一定的实际应用价值,对其它形式的气力输送控制系统也具有一定程度的借鉴意义。
【关键词】：脉冲气刀 气力输送 控制系统 SIMULINK 仿真 PLC PID/模糊控制EDEM 仿真
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 本文的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 主要研究内容与方法14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 研究方法15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 脉冲气刀式密相气力输送的理论分析17-37
• 2.1 管道中气体压力损失的分析17-21
• 2.1.1 可压缩气体在管道中的流动分析17-19
• 2.1.2 管道中气栓压力损失模型19-21
• 2.2 料栓与气栓技术参数的理论分析21-27
• 2.2.1 成栓方式与原理21-22
• 2.2.2 输送的工艺参数22-25
• 2.2.3 料栓的技术参数25-26
• 2.2.4 气栓的技术参数26-27
• 2.3 输送气速与管道压降的分析27-29
• 2.4 物料颗粒流化模型29-31
• 2.5 料栓压降的分析31-35
• 2.5.1 直管中料栓压降模型31-34
• 2.5.2 弯管中料栓压降模型34-35
• 2.6 本章小结35-37
• 第3章 脉冲气刀式密相气力输送的总体控制策略与实现37-51
• 3.1 总体控制方案与控制流程37-44
• 3.1.1 三级控制方案37-38
• 3.1.2 控制级总体控制策略38-39
• 3.1.3 控制流程图39-44
• 3.2 管理级上位机和级间网络通信44-46
• 3.2.1 管理级上位机44-45
• 3.2.2 级间网络通讯的实现45-46
• 3.3 PLC控制器的选择46-49
• 3.4 执行元件的选择49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 控制级各环节的控制策略51-67
• 4.1 流化气体的控制方案研究51-54
• 4.1.1 发送罐下料过程压力模型51-53
• 4.1.2 流化管道的气体控制策略53-54
• 4.2 起始输送气体的控制方案研究54-57
• 4.2.1 起始输送气体的气速选择54-56
• 4.2.2 起始输送气体管道的控制方案56-57
• 4.3 脉冲气刀的控制方案研究57-63
• 4.3.1 脉冲气刀处压力参数的计算57-59
• 4.3.2 脉冲气刀处时间参数的计算59-60
• 4.3.3 脉冲气刀阀后压力与发送罐压力的关系60-61
• 4.3.4 脉冲气体管道压力与发送罐压力的控制策略61-63
• 4.4 旁通补气管道的控制方案研究63-65
• 4.4.1 补气点位置的选择与计算63-65
• 4.4.2 补气管道的气体控制策略65
• 4.5 本章小结65-67
• 第5章 控制系统的仿真分析67-85
• 5.1 控制系统的总体模型67-68
• 5.2 输送气体子系统仿真分析68-74
• 5.2.1 流量型滑阀式电气比例阀数学模型69-73
• 5.2.2 仿真结果与分析73-74
• 5.3 脉冲气刀控制子系统仿真分析74-79
• 5.3.1 控制策略的仿真模型74-75
• 5.3.2 仿真结果分析75-79
• 5.4 发送罐加压子系统的仿真分析79-81
• 5.4.1 发送罐加压控制策略的仿真模型79-80
• 5.4.2 仿真结果分析80-81
• 5.5 流化气体控制子系统仿真分析81-83
• 5.5.1 流化气体控制策略的仿真模型81
• 5.5.2 仿真结果分析81-83
• 5.6 本章小结83-85
• 第6章 总结与展望85-87
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-91
• 作者简介91-93
• 致谢93

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