基于ZigBee与PLC的高炉齿轮箱状态监控系统设计

发布时间：2023-05-07 05:41

　　众所周知我国的重工业以钢铁产业为核心，钢铁产业的发展关系到其它多个行业的兴衰。在提高钢铁产业的生产效率，降低生产活动事故率的过程中，炼铁业作为其主要代表，对其生产设备性能的稳定性与高效性的要求也越来越高，且目前大多在设备性能保障方面做工作。本文以炼铁高炉气密箱（齿轮箱）为对象，后文均称为齿轮箱，通过监控其生产过程进而达到高效、节能的生产目标。 炼铁高炉依靠倾动、转动装置进行布料，而其驱动部分的核心则是齿轮箱。齿轮箱的温度反映其内部是否出现齿轮卡死等异常工作状态。相较于常规齿轮箱而言，此齿轮箱采用循环水冷却为主，氮气冷却为辅的特殊冷却方式进行冷却。冷却水的泄漏、管道的堵塞与氮气阀门的开度直接影响着冷却效果，进而影响齿轮箱内温度。因此必须对其箱内温度、循环系统进出水口的流量和压力进行监测，同时对氮气阀门开度进行调节（主要为PID调节），使其保持在最佳工作温度状态下。生产现场进行数据采集与传输时大多采用有线方式，但是这种大量布线的采集方式使得原本复杂的生产现场更加混乱。同时现有的PID调节为常规调节，其参数是通过试凑法确定的，现场调节效果一般。 本文针对上述要求与问题提出了基于ZigBee与...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无线监测技术的国内外研究现状
        1.2.2 PID 调节系统的发展与国内外研究现状
    1.3 本系统中的关键问题和处理方案
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 系统的设计方案
    2.1 监控对象介绍
    2.2 系统的总体设计
        2.2.1 系统方案的提出
        2.2.2 系统方案的实现
        2.2.3 系统构成及配置
    2.3 系统硬件设计
        2.3.1 CC2530 通信芯片
        2.3.2 ZigBee 开发板原理
        2.3.3 USB 转串口模块
        2.3.4 隔离 RS232 电缆设计
        2.3.5 路由器硬件设计
        2.3.6 传感器的选择
        2.3.7 传感器的位置选择
    2.4 系统软件设计
        2.4.1 开发平台简介
        2.4.2 协调器软件设计
        2.4.3 路由器软件设计
        2.4.4 DS18B20 传感器软件设计
        2.4.5 电压采集设计
    2.5 总采集程序设计
    2.6 ANSYS 温度场分析
    2.7 系统改进
    2.8 本章小结
第三章 数据融合与仿真
    3.1 数据融合介绍
    3.2 数据融合
        3.2.1 数据层数据融合
        3.2.2 特征层数据融合
    3.3 本章小结
第四章 上位机设计
    4.1 LabVIEW 串口通信设计
    4.2 用户登录界面的设计
    4.3 数据采集界面
        4.3.1 温度采集测试界面设计
        4.3.2 流量采集测试界面设计
        4.3.3 压力采集测试界面设计
        4.3.4 数据汇总采集
    4.4 历史数据浏览
    4.5 报表
    4.6 系统改进后实验
    4.7 本章小结
第五章 PID 调节方案仿真及其 PLC 实现
    5.1 系统辨识
    5.2 改进 PID 调节方案
        5.2.1 Smith 算法及其改进
        5.2.2 模糊算法
    5.3 改进 PID 调节仿真及结果分析
    5.4 改进算法在 PLC 中的实现
        5.4.1 模糊控制器的实现
        5.4.2 Smith 预估器的实现
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
附录
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3810392