冶金烧结配料过程优化控制方法及半实物仿真实验平台的研究

发布时间：2025-05-28 04:41

　　自上世纪70年代以来，国内外进行高炉炼铁的原料主要是烧结矿，其品质优劣直接影响着钢铁生产的质量、产量、能源消耗及企业效益。烧结矿配料过程具有非线性、变量多、干扰多等特点，是一个复杂的工业过程。配料过程的原料品种多、品质杂、成分波动大，传统的人工配料方法难以实现对铁品位、碱度等指标的精准控制，导致烧结矿产品质量不稳定、合格率低。 针对上述情况，本文设计了冶金烧结配料过程优化控制系统，实现对各原料流量的优化控制，并进行了半实物仿真研究。本文主要工作内容如下： （1）设计烧结配料过程优化控制系统的两层控制结构，即优化设定层和流量回路控制层。优化设定层功能是：根据最优化算法，计算获得各控制回路原料流量的理想设定值；回路控制层的功能是：采用PID控制算法，对原料流量进行实时控制，使其实际值趋于最优设定值。 （2）利用罗克韦尔PLC硬件设备和配套软件，建立ControlLogix控制平台和NetLinx网络构架，设计了烧结配料过程的优化控制系统。 （3）开发了烧结配料优化控制系统的半实物仿真实验平台，该平台主要由优化设定计算机、监控计算机、PLC控制系统、模型计算机四部分组成。由于在...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 工业过程优化控制研究现状
        1.2.1 优化控制结构研究
        1.2.2 优化建模研究
        1.2.3 优化算法研究
    1.3 工业过程仿真技术的发展现状
    1.4 论文构成
2 配料过程配比计算的最优化方法研究
    2.1 烧结配料过程的工艺流程
    2.2 烧结配料的质量指标
    2.3 烧结配料配比计算的最优化方法
        2.3.1 中和配料配比计算最优化方法
        2.3.2 混合配料配比计算最优化方法
    2.4 本章小结
3 配料过程的优化控制方法
    3.1 优化设定层
        3.1.1 优化设定层的结构和功能
        3.1.2 计算模块
        3.1.3 调整模块
    3.2 回路控制层
        3.2.1 各原料流量的控制回路
        3.2.2 PID 控制算法
    3.3 本章小结
4 烧结配料优化控制系统的设计与开发
    4.1 优化控制系统的整体结构和功能
    4.2 控制系统的硬件设计
        4.2.1 ControlLogix 控制平台
        4.2.2 NetLinx 网络平台
        4.2.3 1756 ControlLogix 标准控制器的设计
        4.2.4 控制平台硬件及其接线
    4.3 控制系统的软件设计
        4.3.1 程序设计
        4.3.2 监控画面设计
    4.4 本章小结
5 半实物仿真实验平台设计
    5.1 仿真实验平台的结构组成
    5.2 仿真实验平台子系统间内部通讯
        5.2.1 OPC 技术
        5.2.2 Ethernet（以太网）技术
        5.2.3 RSLinx Classic 技术
    5.3 优化设定计算机
        5.3.1 优化设定界面
        5.3.2 优化设定界面与 MATLAB 通信
        5.3.3 MATLAB 与 PLC 控制器通信
    5.4 PLC 控制系统
    5.5 模型计算机
        5.5.1 对象模型的建立
        5.5.2 MATLAB 与 FactoryTalk View 软件的通信
    5.6 监控计算机
        5.6.1 监控界面
        5.6.2 监控计算机与 PLC 控制系统的通信
    5.7 半实物仿真实验平台运行结果
    5.8 本章小结
6 结论
参考文献
致谢



本文编号：4048093