陶瓷窑炉温度测控系统的设计与研究

摘要

在一万年前,人类发明了陶瓷。在陶瓷工业的发展长河中,最重要的是陶瓷的烧制工具:窑炉的发展。随着经济的高速进步,人们对建筑陶瓷的需求日益增加,对产品质量、品种的要求也越来越高。陶瓷窑炉作为陶瓷生产过程中的关键设备,如何提高其生产自动化水平,便成为众陶瓷生产商竞相追逐的焦点。
　　本文从提高日用陶瓷生产自动化程度的工作角度出发,以实际工程项目作为基础,将陶瓷窑炉温度测控系统作为研究对象。针对窑炉温度的测量,设计了陶瓷窑炉温度数据采集系统软件并分析研究了陶瓷窑炉温度的控制策略,为提高陶瓷窑炉的生产效率提供了可行性方案。
　　首先,本文介绍了目前陶瓷窑炉烧成过程自动控制的热点研究问题和研究现状。从现状分析来看,国内外对陶瓷窑炉烧成过程的自动控制一直都没有很理想的解决方法,且国内的自动化水平与国外相比还有很大差距,生产的陶瓷产品也迟迟不能进入国际市场,所以我国亟需提高陶瓷窑炉的生产自动化水平。
　　其次,介绍了日用陶瓷的生产工艺环节。针对实际项目中所涉及的陶瓷隧道窑,分析了隧道窑的结构、工作流程以及三带的划分。详细地阐述了日用陶瓷的烧成过程和烧成制度,并对烧成过程中的温度、压力、气氛等多种参数的热工测量方法进行了具体的说明。
　　再次,选取隧道窑的温度数据作为系统软件设计的突破口。应用VC++6.0和SQL语言与数据库互动,设计开发出陶瓷窑炉温度数据采集系统软件。软件实现了温度数据的实时在线采集与监测、历史数据的存储与查询、温度数据报表的打印等功能。通过在实际项目现场中的应用表明,软件设计得合理可行,运行情况良好,提升了该陶瓷厂的生产自动化水平。
　　最后,针对陶瓷窑炉温度控制系统的大惯性、纯滞后以及强非线性的特点,在仿真分析、比较研究了传统控制算法的基础上,建立了基于模糊自适应PID的控制模型。并从跟踪性能、抗干扰性能两方面对系统进行了Matlab仿真与分析,验证了该逻辑算法的可行性。陶瓷窑炉温度控制系统使用该控制器,可以提高温度数据的控制精度,具有较好的鲁棒性和适应能力。

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1 绪论

1.1 课题的来源及研究意义

1.2 国内外的发展及现状

1.3 课题研究的主要内容

2 日用陶瓷生产工艺概况

2.1 陶瓷窑炉的系统结构

2.2 日用陶瓷的生产过程

2.3 隧道窑的热工测量

3 陶瓷窑炉温度数据采集系统的设计与实现

3.1 陶瓷窑炉温度数据采集系统

3.2 陶瓷窑炉温度数据采集系统的设计方案

3.3 数据通信模块的设计

3.4 数据库模块的设计

3.5 数据检索功能的实现

3.6 报表打印功能的实现

4 陶瓷窑炉温度控制策略的分析比较研究

4.1 陶瓷窑炉温度控制系统

4.2 传统控制算法在窑炉温度控制中的应用

4.3 温控过程数学模型

4.4 传统控制算法的仿真分析研究

4.5 基于模糊自适应PID的陶瓷窑炉温度控制系统

结论

致谢

参考文献

附录A 系统软件现场联调图

攻读学位期间的研究成果