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石灰因其特殊的化学性质和材料特性,使其在很多领域都不可被替代。传统的石灰生产是将石灰石和木材隔层放置,煅烧一周后得到。但随着科技水平和煅烧知识的发展和完善,我国的石灰生产还处于相当落后的阶段,有些地方甚至仍然使用继电器控制系统的方式进行控制,控制繁琐,极易误操作造成不可估量的损失。所以,找寻到一个真正完整、系统、科学的石灰窑智能生产系统,确立一个科学有效的控制策略,并付诸于实际生产中,显得尤为迫切。 本课题一开始介绍了石灰的用途和目前国内较为常见的窑型,并对机械式立窑石灰生产的工艺流程进行了介绍,通过对现场的实地勘察,改善了原系统因工艺理解不足造成的不必要的错误控制和繁琐操作,优化了整个工艺控制,将自动“混、上、布”三位一体的实现变成可能。 对于技术人员来说,控制窑顶温度和出灰温度是石灰煅烧的控制核心。基于这一线索,从煅烧原理和窑内过程出发,分析石灰生产的根本影响因素。将窑内按照反应过程分为预热层、预热过渡层、燃烧层、煅烧层、冷却带五层,并且引入了石灰的活性度问题。阐述了石灰的活性度是判断石灰煅烧质量的一个可靠标准。 窑内的反应过程其实是多个化学反应的集合。分析得知窑顶尾气的一氧化碳和二氧化碳浓度对于窑内生产至关重要,而根据窑顶温度的大小和变化速度,则可以侧面反应出二氧化碳的浓度情况,所以选用顶温的温度控制来作为整个系统的基本控制思路。在建立相应的数学模型并根据实际情况选用模糊控制方法,来实现大滞后、非线性的石灰窑生产系统的仿真操作。通过Simulink仿真,对常规模糊控制和带积分的模糊控制进行仿真比较分析,得出带积分的模糊控制方式比模糊在调节稳态误差等方面有更好的效果,并将此优良控制方式应用到实际控制系统中。 最后,简述了整个系统的功能实现。分别从系统电源、器件的选型和电气柜、控制柜的设计描述了硬件平台的构建。又从下位机和上位机的角度,阐明了软件开发和系统优化。基本完成了自动化生产,并投入生产运行中,提高了石灰的活性度,实现智能化安全生产,为公司带来了可观的效益。