氧化铝生产原料磨制过程计算机控制系统的设计与开发

摘要

本文以郑州铝厂氧化铝原料磨制生产过程计算机控制系统工程项目为背景，开展了工程的实际应用以及科学研究，通过现场开发和调试，成功建成了郑州铝厂氧化铝原料磨制过程计算机控制系统并取得了显著应用成效。主要工作如下： 1.针对氧化铝原料磨制过程难于实现自动控制，而造成生产操作困难、生产流程不畅、产品质量差，工艺指标恶化、资源与能源消耗大的关键问题。开展了氧化铝原料磨制过程计算机控制系统的研究，进行了系统的体系架构和功能设计。该计算机控制系统由过程控制系统和过程监控系统两层构成，实现生产过程的分散控制和集中管理，该系统具体物理实现框架由以太网、监控网、控制网和设备网四层网络结构组成，实现过程控制系统和过程监控系统的信息集成和功能集成。 2.研究了原料磨制过程的控制策略，包括过程回路控制策略、逻辑顺序控制策略和回路设定控制策略。针对给矿过程有较大的纯滞后的特性，造成了给矿控制上常规PID调节困难，因此，在给矿过程控制回路中设计了PI控制与规则控制相结合的混合控制器。建立了碱液流量控制回路的控制参数的设计模型，给出了控制器参数的选择方法，指导了现场控制器参数的调试。 3.开发了控制系统的过程监控软件和过程控制软件。系统实现了对原料磨制生产线设备的逻辑启停控制和基础回路的控制，能够对设备的运行状况以及生产过程工艺参数进行实时监控，回路能够快速稳定跟踪设定值。并在发生故障时能给出报警信号，保证了原料磨制生产过程的安全运行。 4.本文所设计和开发的氧化铝原料磨制生产过程计算机控制系统已成功应用于郑州铝厂氧化铝原料磨制车间的实际生产过程中。现经调试、运行后，已经全线投入自动运行，实际应用证明，该系统实现了原料磨制生产过程的分散控制和集中管理，提高了磨机的台时产量，减少了资源消耗，提高了设备运转率，降低了工人的劳动强度，提高了氧化铝产品的合格率，获得了显著的应用效果。

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2原料磨制过程自动控制技术的研究现状及发展趋势

1.3复杂工业过程控制技术的发展

1.4氧化铝原料磨制过程自动控制中存在的问题

1.5本文主要内容

第二章氧化铝原料磨制生产过程工艺介绍

2.1氧化铝原料磨制过程工艺流程描述

2.1.1氧化铝生产工艺介绍

2.1.2氧化铝原料磨制生产过程流程介绍

2.2原料磨制生产过程控制现状分析

2.3控制难点分析

第三章氧化铝原料磨制过程计算机控制系统的设计

3.1计算机控制系统的体系结构设计

3.2计算机控制系统的结构

3.2.1过程监控系统的结构

3.2.3过程控制系统的结构

3.3计算机控制系统的功能

3.3.1过程监控系统的功能

3.3.2过程控制系统的功能

3.4计算机控制系统的硬件平台

3.4.1计算机控制系统的硬件结构设计

3.4.2计算机控制系统网络结构

3.4.3计算机控制系统硬件平台的功能

3.5计算机控制系统的软件平台

3.5.1计算机控制系统软件平台的体系结构

3.5.2计算机控制系统软件平台的功能

第四章原料磨制过程控制策略研究

4.1控制目标

4.2过程控制策略

4.2.1控制回路策略

4.2.2逻辑控制策略

4.3回路设定控制策略

4.3.1棒磨机入口碱液流量设定

4.3.2棒磨机出口碱液流量设定

4.4 PI控制器参数整定

4.4.1碱液流量回路过程控制器设计模型

4.4.2 PI控制器设计

4.4.3 PI控制器参数选择

4.4.4 PI控制器调试

第五章氧化铝原料磨制计算机控制系统的开发及工程应用

5.1郑州铝厂原料磨制的总体概况

5.2控制系统的开发

5.2.1硬件系统的实现

5.2.2软件系统的开发

5.3工程的实施

5.4应用成效

第六章结束语

参考文献

致谢