应用FF现场总线实现玻璃窑炉先进控制的研究

论文摘要

本课题选取青岛光华玻璃厂马蹄焰玻璃窑炉作为研究对象,设计了基于FF现场总线技术的自动控制系统。重点针对玻璃窑炉温度参数滞后大,反应慢的特点,研究开发了基于OPC(OLE for Process Control)技术的监控软件系统,进而为在FF现场总线系统中实现先进控制算法提供了可行性。论文主要完成了以下几个方面的工作:本文从研究现场总线的标准和发展入手,在深入了解马蹄焰玻璃窑炉生产工艺的基础上,合理选择先进控制策略,并以FF现场总线和预测控制相结合做为课题的主要研究内容。由此提出基于OPC技术的控制软件设计构想,为构建基于FF现场总线过程控制系统软件平台奠定了相应的技术支撑。论文详细阐述基于FF现场总线技术的马蹄焰玻璃窑炉控制系统的设计方案,并以玻璃窑炉窑压控制为例介绍FF现场总线技术的应用特点。在深入分析预测函数控制的基本原理、变遗忘因子最小二乘法的参数辨识方法基础上,重点实现了玻璃窑炉温度系统的建模与仿真,从而分析了先进控制的优越性。通过对OPC数据存取规范的研究,给出应用VB开发设计OPC实时监控系统的设计方案。同时针对可视化界面与进行大量数据处理相结合的难题,提出了VB与Matlab混合编程的设计方法。最后,总结全文,提出若干有待进一步深入研究和探索的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 现场总线概述
• 1.2.1 现场总线定义
• 1.2.2 现场总线的国际标准
• 1.2.3 控制系统选型
• 1.3 马蹄焰玻璃窑炉结构及工艺简介
• 1.3.1 马蹄焰玻璃窑炉结构
• 1.3.2 玻璃熔制工艺
• 1.4 先进控制概述
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 FF 现场总线技术综述
• 2.1 引言
• 2.2 FF 现场总线的发展过程
• 2.3 FF 现场总线的通信系统
• 2.4 FF 的功能块与功能块应用进程
• 2.4.1 连接（Linkages）
• 2.4.2 回路（loops）
• 2.4.3 调度（Schedules）
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于FF的马蹄焰玻璃窑炉控制系统的设计方案
• 3.1 引言
• 3.2 马蹄焰玻璃窑炉控制系统组成
• 3.3 玻璃窑炉压力系统的控制方案
• 3.3.1 玻璃窑压特点
• 3.3.2 Hse Init 接口软件
• 3.3.3 FF Configurator 组态软件
• 3.3.4 OPC 服务器
• 3.3.5 SiaView 设计监控软件
• 3.4 本章小结
• 第四章预测函数控制
• 4.1 引言
• 4.2 预测控制的基本特征
• 4.3 预测函数控制的基本算法
• 4.3.1 基函数
• 4.3.2 参考轨迹
• 4.3.3 预测模型
• 4.3.4 误差预测及补偿
• 4.3.5 过程预测输出
• 4.3.6 优化计算
• 4.4 预测函数控制的实现
• 4.4.1 参数辨识——时变遗忘因子的实时算法
• 4.4.2 纯滞后预测函数控制的实现
• 4.4.3 PFC 控制程序仿真
• 4.4.4 玻璃窑炉温度的PFC－PID 串级控制系统
• 4.5 本章小结
• 第五章基于OPC技术的玻璃窑炉温度预测控制
• 5.1 引言
• 5.2 OPC 技术概述
• 5.2.1 OPC 的目的
• 5.2.2 OPC 技术本质
• 5.2.3 OPC 技术规范
• 5.2.4 OPC 的两种接口
• 5.3 OPC 数据存取规范
• 5.3.1 OPC DA 服务器结构
• 5.3.2 OPC DA 服务器的对象与接口
• 5.3.3 OPC 数据存取规范的通讯方式
• 5.4 OPC 数据服务器的实现形式
• 5.5 VB 开发OPC 客户端程序实现先进控制
• 5.6 本章小结
• 第六章 VB 与MATLAB混合编程实现先进控制
• 6.1 引言
• 6.2 VB 与MATLAB 混合编程实现的几种方法
• 6.3 COM 组件的生成
• 6.3.1 COM 接口技术
• 6.3.2 设置MATLAB 环境
• 6.3.3 编译MATLAB 程序
• 6.3.4 打包和发布COM 组件
• 6.4 在Visual Basic 中使用Matlab COM 组件
• 6.5 本章小结
• 总结与展望
• （一） 设计成果
• （二） 实现特色
• （三） 技术展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况说明