水泥风机节能控制系统的研究

【摘要】： 在小型水泥粉磨站中,风机通常采用人工手动进行控制,即手动调节风机阀门开度来调节球磨机的需风量,此种控制方式造成了电能被大量的损耗。本课题利用先进的智能控制技术及变频器调节风机的转速,从而节省风机的耗电量。 根据水泥生产工艺和风机的控制方式,将水泥专家在水泥熟料生产中的专业知识和经验融合到控制系统中,利用模糊PID智能控制技术控制风机及送料机的转速。通过在上位机中输入水泥熟料含水量及易磨性的检测值,系统根据专家经验控制熟料生产中送料机和风机的转速。在西门子PLC中实现模糊PID控制,调节PID参数控制变频器调节球磨机中料量的流速,最终使球磨机工作在最佳运行区,使球磨机的效率最高,以达到节能的目的。 控制系统采用西门子的S7－300为控制器的核心；ET-200M分布式I／0采集、处理测量信号；驱动装置采用西门子风机／泵类专用变频器MM 430；并用WinCC和MP 270人机界面进行实时监控。控制系统的上位机和PLC之间采用PROFINET以太网总线进行通信网络的搭建；PLC控制器和执行机构及控制设备之间通过PROFOBUS现场总线进行通信网络的搭建,并通过PROFIBUS总线对变频器进行在线调试、参数的读写。 对控制系统的仿真实验结果显示模糊PID控制系统比常规PID控制系统的响应速度快、超调量小、自适应性强,能够更好的控制系统的运行。 本课题将智能控制技术、电气控制技术、现场总线技术、HMI人机界面监控技术应用于风机节能控制系统,对提高水泥生产行业的自动化水平,提高水泥生产效率,降低水泥生产的耗电量等都具有较高的价值。 【关键词】：球磨机 风机 模糊PID控制器 HMI监控技术
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第1章 绪论6-10
• 1.1 引言6-7
• 1.2 水泥控制技术的自动化现状7-8
• 1.3 课题研究的意义8-10
• 第2章 节能控制系统的总体方案10-22
• 2.1 水泥工艺10-13
• 2.1.1 水泥生产工艺流程10-11
• 2.1.2 水泥粉磨生产工艺11-13
• 2.2 水泥节能控制系统原理13-18
• 2.2.1 球磨机的效率特性13-14
• 2.2.2 风机节能原理14-16
• 2.2.3 球磨机的料量检测16-18
• 2.3 总体方案设计18-22
• 2.3.1 水泥风机节能控制方案18-19
• 2.3.2 控制系统工艺流程及其可行性分析19-22
• 第3章 模糊控制器的设计与实现22-34
• 3.1 模糊控制器的起源及应用现状22-23
• 3.1.1 模糊控制器的起源及特点22
• 3.1.2 模糊控制的研究及应用现状22-23
• 3.2 模糊控制器的设计23-30
• 3.2.1 模糊控制器的结构设计24-25
• 3.2.2 风机模糊PID控制器的设计25-30
• 3.3 模糊PID在PLC中的实现30-34
• 第4章 节能控制系统的硬件实现34-47
• 4.1 核心硬件选型34-39
• 4.1.1 S7-300的硬件模块选型35-36
• 4.1.2 节能型执行机构的选型36-39
• 4.2 通信网络搭建39-42
• 4.2.1 通信网络的选择39-41
• 4.2.2 通信网络的搭建41-42
• 4.3 硬件通信设置与调试42-47
• 4.3.1 S7-300 PLC与HMI触摸屏通信设置42-43
• 4.3.2 PLC与变频器通讯设置43-47
• 第5章 上位机WinCC监控系统的设计47-53
• 5.1 上位机组态软件的选择47-48
• 5.2 WinCC画面组态48-50
• 5.3 WinCC与PLC的通讯组态设置50-53
• 第6章 控制系统仿真53-60
• 6.1 MATLAB功能53-54
• 6.2 模糊PID仿真54-60
• 第7章 结论及展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间的研究成果64-65

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