基于三层网络的钾肥生产一体化控制系统设计

摘要

随着钾肥生产规模的不断扩大，控制设备的数量增加，对钾肥生产过程提出了一体化控制的要求。本文以青海盐湖某公司的百万吨钾肥生产控制系统建设项目为研究背景，根据生产工艺对控制系统的要求，设计了基于三层网络的钾肥生产一体化控制系统。
　　本文的主要内容是:对现场总线和总线控制系统进行了全面的描述，并着重对罗克韦尔自动化的NetLinx三层网络框架进行了研究，分别对DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP的结构和技术特点进行了分析;针对钾肥控制系统工艺流程，利用三层网络框架设计了钾肥生产一体化控制系统，将整个生产过程通过环网集成到同一个网络框架中，实现了数据的共享和信息的集中管理;详细介绍系统硬件配置，应用基于软件的双CPU冗余热备份技术设计了站内的PLC冗余，应用冗余交换机设计了站间的冗余光纤环网，设计了供电和接地系统;利用FactoryTalk View SE人机交互设计组态软件设计了系统的上位机监控界面，以准确地监测和控制工艺过程;设计了下位机控制程序，重点对电机和模拟量控制程序进行了设计，针对浮选机液位控制算法进行了研究，采用广义预测算法控制浮选机液位，并对其控制效果在Matlab上进行了仿真，分析仿真结果得出:广义预测控制算法比传统PID控制算法超调小，调节时间短。
　　经过现场运行证明，系统能够完成对生产过程的监控和报警，并对关键参数提供实时的趋势显示，具有可靠性高，稳定性良好，控制精确，可拓展能力强的特点。保证了生产的高效和稳定。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景、研究意义及应用价值

1．2 课题研究现状

1．2．1 钾肥生产工艺现状

1．2．2 钾肥生产厂自动化现状

1．3 钾肥生产控制系统的关键问题

1．4 本文内容安排

第2章 现场总线技术与NetLinx网络

2．1 现场总线概述

2．1．1 现场总线结构和其特点

2．1．2 现场总线的优点

2．2 NetLinx三层网络

2．2．1 通用工业协议CIP

2．2．2 DeviceNet网络

2．2．3 ControlNet网络

2．2．4 EtherNet／IP网络

2．3 本章小结

第3章 控制系统总体设计与硬件设计

3．1 系统工艺流程及控制要求

3．1．1 生产工艺流程

3．1．2 生产系统的控制要求

3．2 系统总体设计

3．2．1 控制系统设计步骤

3．2．2 基于三层网络的钾肥生产控制系统设计方案

3．3 系统硬件配置

3．3．1 控制中心配置

3．3．2 MCC配置

3．4 电机设备控制回路设计

3．4．1 变频器控制回路

3．4．2 E3 Plus控制回路

3．4．3 SMC软启动器控制回路

3．4．4 一拖三电机控制回路

3．5 系统冗余设计

3．5．1 站内双PLC热备份冗余设计

3．5．2 站间冗余光纤环网设计

3．6 控制系统供电及接地设计

3．6．1 系统供电设计

3．6．2 系统接地设计

3．7 本章总结

第4章 控制系统软件设计

4．1 上位机监控系统设计

4．1．1 监控系统功能

4．1．2 监控项目设计流程

4．1．3 通讯结构

4．1．4 监控画面设计

4．2 下位机程序设计流程及平台配置

4．2．1 PLC程序设计流程

4．2．2 编程软件平台

4．2．3 控制平台组态配置

4．3 电机设备控制程序设计

4．4 模拟量控制程序设计

4．4．1 液位PID闭环控制原理

4．4．2 PID 参数整定

4．4．3 GPC广义预测算法液位控制

4．4．4 广义预测算法仿真

4．4．5 控制效果比较

4．5 本章总结

第5章 控制系统调试

5．1 系统调试步骤

5．1．1 网络调试

5．1．2 电气设备调试

5．1．3 现场工艺设备接线、I／O接点及信号的检查与调整

5．1．4 系统无负荷联动空投

5．1．5 全系统带负荷联动

5．2 调试中的关键问题

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢