陶瓷辊道窑混合燃烧控制系统设计

摘要

本文根据国家科技部支撑计划项目“陶瓷窑炉富氧/全氧燃烧技术与装备（2012BAA08B04）”、武汉理工大学研究生自主创新研究基金资助项目（125211006）和项目组近些年来的技术积累，结合现代工业对于陶瓷辊道窑燃烧系统的要求，设计一种混合燃烧控制系统。这种新型的控制系统可以综合连续燃烧和脉冲燃烧方式的优点，采用总线型控制结构，方便系统裁剪，能提高本套系统的适用范围并提高陶瓷窑炉的燃烧效率。
　　本文所做工作及取得的成果如下：
　　（1）对本控制系统的控制对象陶瓷辊道窑的燃烧方式进行研究，分析陶瓷辊道窑的结构特点和烧成工艺。接下来对连续式燃烧方式和脉冲燃烧方式的实现方式、作用以及它们所使用的控制系统进行分析，由此可以得到它们的燃烧特点以及对陶瓷辊道窑内的环境变量影响的定量结果。根据烧成曲线和各个燃烧方式的特点，提出了一种混合燃烧方式，结合两种燃烧方式的优点，给出混合燃烧的控制框图。
　　（2）完成了混合燃烧控制系统的硬件设计。根据陶瓷辊道窑混合燃烧方式的控制框图，设计了硬件总体设计方案。根据总体设计方案，混合燃烧控制系统包含了温度气氛采集装置、连续燃烧控制器、脉冲燃烧控制器和主控制器。本文在硬件设计时针对每个一个控制回路提取其共同功能部分，分析其工作原理和性能要求，在设计完成一个模块时就可以类比得到其他控制回路同一功能模块的硬件，进而可以大大简化设计周期。
　　（3）完成了混合燃烧控制系统的软件设计。根据陶瓷辊道窑的控制要求和硬件设计，把整个系统的软件设计分为温度气氛采集子程序、连续燃烧控制子程序、脉冲燃烧控制子程序和主控制器程序。给出不同功能的程序流程图，根据模块化程序设计，针对不同的控制器只需要封装不同的底层驱动。在程序设计时不仅要考虑到功能的实现，更加要关注的是对于数据处理的准确性。在软件设计中还为控制器提供了Modbus-RTU通信协议和Internet TCP/IP协议的下位机程序。完成了整个控制系统的工业级联网，实现了集中监控与分散控制一体化。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 相关技术国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 陶瓷辊道窑混合燃烧控制系统总体方案设计

2.1 陶瓷辊道窑结构和烧成工艺

2.2 陶瓷辊道窑燃烧方式论证

2.3 陶瓷辊道窑混合燃烧控制系统组成

2.4 本章小结

第3章 陶瓷辊道窑混合燃烧控制系统硬件设计

3.1 混合燃烧控制系统硬件总体方案设计

3.2 温度气氛采集装置硬件设计

3.3 连续燃烧控制器硬件设计

3.4 脉冲燃烧控制器硬件设计

3.5 主控制器硬件设计

3.6 本章小结

第4章 陶瓷辊道窑混合燃烧控制系统软件设计

4.1 温度气氛采集装置软件设计

4.2 连续燃烧控制器软件设计

4.3 脉冲燃烧控制器软件设计

4.4 主控制器软件设计

4.5 本章小结

第5章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 前景展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

作者在攻读硕士学位期间参加的项目

作者在攻读硕士学位期间参加申请的专利