马蹄焰玻璃窑炉自动控制系统设计及优化燃烧控制策略研究

摘要

玻璃窑炉是玻璃生产过程中重要的生产设备，同时也是一个具有非线性、时滞性、不确定性等特征的多输入多输出复杂系统。对于我国玻璃制造业来说，提高生产过程燃烧效率、降低能耗是首要解决的问题。为此提高玻璃窑炉控制水平，优化控制方案已成为当今玻璃窑炉生产行业重要的研究方向。
　　本文是以辽宁省沈阳市某玻璃厂玻璃窑炉控制系统工程改造项目为课题研究背景。该厂传统的生产过程是技术人员基于玻璃窑炉的窑温等工艺参数自动检测，通过数字调节器简单实现了窑温等单回路控制。这种简易的控制方案很难把玻璃窑炉稳定在最佳生产工艺条件下。为此厂家给我们提出了对玻璃窑炉全面实现自动控制的要求。本文主要研究内容是：
　　⑴针对常规控制方案未能解决换向冒黑烟问题，提出了采用带有逻辑提量功能的双交叉限幅控制方案，有效防止在炉温调节时发生冒黑烟的现象。
　　⑵由于氧化锆传感器具有价格高、使用寿命短等缺点，提出了一种基于BP神经网络的烟道气氧含量软测量方法。通过仿真实验，将估测得到的氧含量与实测氧含量值进行比较，误差可控制在±1％之内，能够较好的实现氧含量的估测。
　　⑶由于重油油质的多变性，定比值调节难以实现重油、二次风流量的最佳配比。为此，提出了一种以烟道气氧含量为控制指标的风油比自寻优模糊控制方案，合理调节风油比的比值系数，完成窑炉燃烧系统的优化控制。
　　⑷我们根据厂家实际生产的需求，设计一套完整的玻璃窑炉控制系统，以西门子公司开发的S7-300PLC为核心完成各部分控制系统开发，用该公司开发的WinCC V7.0组态软件完成了上位机控制画面的设计，并实现了基于工业以太网的玻璃窑炉监控系统与现场PLC控制站之间的通信网络设计。

目录

1 绪论

1.1 选题背景

1.2 马蹄焰玻璃窑炉的国内外研究现状

1.3 选题的目的及意义

1.4 课题的研究内容

2 马蹄焰玻璃窑炉结构及熔制工艺

2.1马蹄焰玻璃窑炉的结构

2.2 玻璃熔制工艺

2.3 马蹄焰玻璃窑炉热工参数和指标要求

2.4马蹄焰玻璃窑炉燃烧系统特性分析

2.5 本章小结

3 马蹄焰玻璃窑炉控制系统设计

3.1马蹄焰玻璃窑炉控制方案设计

3.2马蹄焰玻璃窑炉控制系统硬件选型

3.3 系统设备选型

3.4 马蹄焰玻璃窑炉控制系统设计

3.5 监控组态系统设计

3.6 监控系统设计

3.7 控制软件的通讯设计

3.8 本章小结

4 基于BP神经网络的氧含量软测量方法研究

4.1软测量技术

4.2人工神经网络

4.3 BP神经网络

4.4 基于BP神经网络实现烟气氧含量软测量模型

4.5 基于OPC技术的软测量训练过程实现方法

4.6 本章小结

5 风油比寻优方法研究

5.1 模糊控制系统

5.2 风油比极值寻优方法研究

5.3 烟气氧含量模型建立及仿真结果

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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