基于DeviceNet的氯化钠浮选药剂生产控制系统设计

摘要

氯化钠浮选药剂厂工程是中国西部大开发“十大工程”之一钾肥工程的子项目。浮选药剂的生产线采用悬浮法生产工艺，该工艺具有产物品质好、原料利用率高等优点，但对生产过程参数要求严格。因此，对系统重要设备和被控对象的控制提出了更高要求。 本文分析了DeviceNet现场总线的技术特点、通信模式及其通信原理。详细介绍了浮选药剂的生产工艺流程，明确系统控制要求，设计了基于DeviceNet的氯化钠浮选药剂生产控制系统;系统采用了罗克韦尔三层网络架构:信息层，采用FactoryTalk View SE开发的上位机监控系统，实现了对全生产线的监视和控制;控制层，以ControlLogix控制平台作为主控设备，并配置了双CPU冗余控制系统，提高了系统可靠性;设备层，使用MCC智能马达控制中心，以E3、变频器、软启动器为控制单元，实现了低压电器设备集中管控。 深入研究了生产工艺核心参数——反应釜温度的控制策略，针对其时滞性、非线性、时变性的特点，提出基于BP算法的神经网络预测控制策略，仿真结果证明，该策略与现场使用的PID控制方案相比，增强了系统的动态性能和鲁棒性。为解决工业生产中普遍存在的时滞性、时变性等问题提供了借鉴，具有一定实际应用意义。 系统试运行结果表明:本课题设计的系统具有可靠性高、稳定性好、扩展及升级便利的优点，很好地满足了浮选药剂生产现场的要求，具有一定的推广价值。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1项目研究背景及意义

1．2研究现状及发展动态

1．2．1浮选药剂及生产工艺发展现状

1．2．2浮选药剂生产控制发展现状

1．2．3神经网络预测控制发展现状

1．3研究的关键问题

1．4本文的主要内容及结构安排

第2章DeviceNet现场总线

2．1 DeviceNet概述

2．2 DeviceNet的特性

2．3 DeviceNet的通信模式

2．4 DeviceNet的通信模型

2．4．1 DeviceNet的物理层

2．4．2 DeviceNet的数据链路层

2．4．3 DeviceNet的应用层

2．5本章小结

第3章系统方案设计

3．1浮选剂生产工艺流程及要求

3．1．1悬浮法浮选剂生产工艺流程

3．1．2生产工艺对控制系统的要求

3．2控制系统设计原则及步骤

3．2．1控制系统设计基本原则

3．2．2控制系统设计基本步骤

3．3总体控制方案设计

3．3．1控制方案的选择

3．3．2系统结构划分

3．3．3集成网络架构

3．4本章小结

第4章系统硬件及软件设计

4．1 ControlLogix控制平台硬件配置

4．1．1 ControlLogix电源与机架配置

4．1．2 Logix5573控制器

4．1．3通信模块

4．1．4 I／O模块配置

4．1．5冗余架构配置

4．2 MCC智能马达控制中心配置

4．2．1 PF755变频器

4．2．2 E3智能过载热继电器

4．2．3 MV SMC Flex电机控制器

4．3电气控制回路设计

4．3．1智能设备电机控制回路设计

4．3．2电机本地继电器控制回路

4．4系统软件设计

4．4．1软件设计流程

4．4．2建立通信连接

4．4．3 ControlLogix控制平台软件设计

4．4．4上位机监控界面设计

4．5本章小结

第5章反应釜温度控制策略研究

5．1反应釜温度控制模型建模

5．2控制方案分析

5．2．1常规PID控制

5．2．2生产过程的PID控制

5．2．3控制算法优化

5．2．4控制方案确定

5．3神经网络预测控制器设计及仿真

5．3．1神经网络预测控制基本原理

5．3．2神经网络预测模型NNP

5．4．2神经网络预测控器NNC

5．4．3神经网络预测控制系统仿真

5．4本章小结

第6章控制系统调试

6．1通信网络调试

6．2现场设备调试

6．3调试过程中遇到的问题

6．4系统评价

6．4．1可靠性与安全性

6．4．2升级扩展能力

6．4．3系统功能

6．5本章小结

第7章结论

参考文献

致谢