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富氧燃烧陶瓷辊道窑因其高热效比、低排放量和节能等特点从而在陶瓷生产工业中得到了广泛的应用。本文针对富氧燃烧陶瓷辊道窑的特点,设计了一套完善的高性能富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统。
富氧燃烧陶瓷辊道窑设备众多,在烧成过程中有大量参数需要检测和调整。操作人员必须随时监控和修改这些参数。这些参数还需要及时归档以备相关人员查阅和分析。这就需要其监控系统具有同时进行数据采集、数据显示和数据记录的功能。另外,富氧燃烧陶瓷辊道窑的生产环境是很恶劣的,从操作员的健康角度而言,操作人员最好远离窑炉的工作现场。因此,监控系统还必须具备远程监控的功能。
窑炉陶瓷产品的质量取决于众多因素。在烧结阶段,温度和气氛是决定烧成质量的两个主要因素。窑炉的温度要求严格的按照给定烧成曲线变化,其气氛要求尽可能的保持在预先设定的比例。一些高性能的陶瓷产品还要求窑内的温度场要分布均匀。传统的窑炉温度控制方式为基于PID调节器的连续燃烧控制,即通过温度误差调节燃气阀进而调节燃气流量,然后相应的调节氧气阀(空气阀)使得氧气(空气)与燃气的比例趋向于预设值。因为窑炉温度过程的大惯性和控制设备的延迟,PID连续燃烧控制的效果并不是很好。除此之外,这种控制方式无法保证窑内温度场的均匀性,从而很可能导致成品质量出现缺陷。
为解决上述问题,本文提出了一套完善的解决方案:
(1)采用IPC+PLC的构架,组态了基于Profibus DP的富氧燃烧陶瓷辊道窑监控系统的硬件。现场信号通过DP总线送至PLC中。
(2)在上位机中开发了一套包括本地监控系统和B/S远程监控系统在内的完整的解决方案。本地监控系统采用C#开发,其中包含了对富氧燃烧陶瓷辊道窑进行监测和控制的全部功能。B/S远程监控系统采用ASP.NET开发,使用用户可以在任一远程终端通过Internet对窑炉进行远程监控。
(3)采用了基于模糊控制的脉冲燃烧控制系统。相较于传统的连续控制,脉冲燃烧控制系统可以在生成相对均匀的温度场的同时简化系统的控制结构。脉冲燃烧控制系统的烧嘴的通断比由模糊控制算法决定。