富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统设计

摘要

富氧燃烧陶瓷辊道窑因其高热效比、低排放量和节能等特点从而在陶瓷生产工业中得到了广泛的应用。本文针对富氧燃烧陶瓷辊道窑的特点，设计了一套完善的高性能富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统。
　　 富氧燃烧陶瓷辊道窑设备众多，在烧成过程中有大量参数需要检测和调整。操作人员必须随时监控和修改这些参数。这些参数还需要及时归档以备相关人员查阅和分析。这就需要其监控系统具有同时进行数据采集、数据显示和数据记录的功能。另外，富氧燃烧陶瓷辊道窑的生产环境是很恶劣的，从操作员的健康角度而言，操作人员最好远离窑炉的工作现场。因此，监控系统还必须具备远程监控的功能。
　　 窑炉陶瓷产品的质量取决于众多因素。在烧结阶段，温度和气氛是决定烧成质量的两个主要因素。窑炉的温度要求严格的按照给定烧成曲线变化，其气氛要求尽可能的保持在预先设定的比例。一些高性能的陶瓷产品还要求窑内的温度场要分布均匀。传统的窑炉温度控制方式为基于PID调节器的连续燃烧控制，即通过温度误差调节燃气阀进而调节燃气流量，然后相应的调节氧气阀(空气阀)使得氧气(空气)与燃气的比例趋向于预设值。因为窑炉温度过程的大惯性和控制设备的延迟，PID连续燃烧控制的效果并不是很好。除此之外，这种控制方式无法保证窑内温度场的均匀性，从而很可能导致成品质量出现缺陷。
　　 为解决上述问题，本文提出了一套完善的解决方案：
　　 (1)采用IPC+PLC的构架，组态了基于Profibus DP的富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统的硬件。现场信号通过DP总线送至PLC中。
　　 (2)在上位机中开发了一套包括本地监控系统和B/S远程监控系统在内的完整的解决方案。本地监控系统采用C＃开发，其中包含了对富氧燃烧陶瓷辊道窑进行监测和控制的全部功能。B/S远程监控系统采用ASP.NET开发，使用用户可以在任一远程终端通过Internet对窑炉进行远程监控。
　　 (3)采用了基于模糊控制的脉冲燃烧控制系统。相较于传统的连续控制，脉冲燃烧控制系统可以在生成相对均匀的温度场的同时简化系统的控制结构。脉冲燃烧控制系统的烧嘴的通断比由模糊控制算法决定。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统的硬件结构

2.1富氧燃烧陶瓷辊道窑的基本结构及控制要求

2.2监控系统的子系统及其输入输出信号

2.3监控系统的硬件构架和模块选型

2.3.1基于变频器和智能I/O的现场层

2.3.2 PLC和模块扩展

2.3.3以工控机为核心的管理层

2.4本章小结

第3章 基于C#的本地监控系统的设计

3.1本地监控系统的需求分析

3.2软件开发平台的选择

3.3软件的三层体系结构设计

3.3.1数据层的设计

3.3.2逻辑层的设计

3.3.3表示层的设计

3.4系统实现中的关键问题

3.4.1数据采样周期的设置

3.4.2异步线程采集

3.4.3静态数据类的设计和线程安全问题

3.4.4数据库表的导出

3.5系统测试

3.6本章小结

第4章基于ASP.NET的B/S远程监控系统的设计

4.1构建远程监控系统的必要性

4.2 B/S模式的选择

4.2.1 C/S模型的不足之处

4.2.2 B/S模型的发展

4.2.3采用B/S模式的可行性分析

4.3 ASP.NET开发平台的选择

4.4系统的体系结构设计

4.5系统实现中的关键技术问题

4.5.1采用AJAX实现部分页更新

4.5.2身份验证和授权方式选择

4.5.3利用成员资格管理功能管理用户

4.5.4基于角色的授权

4.6系统测试

4.6.1监控系统主页面

4.6.2系统控制及参数设定页面

4.7本章小结

第5章基于模糊控制的脉冲燃烧控制系统的设计

5.1脉冲燃烧的原理与优势

5.1.1传统连续燃烧技术的缺陷

5.1.2脉冲燃烧技术及其优势

5.2富氧燃烧陶瓷辊道窑脉冲燃烧控制方式

5.3通断比的模糊控制算法

5.3.1各阶段的控制方式

5.3.2恒温段的模糊控制算法

5.4控制效果分析

5.5本章小结

第6章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2前景展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文、参加的项目及申请的专利