【摘 要】
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本文以国家科技部项目“陶瓷窑炉先进控制与健康监测技术及装备研究(2009GJD10042)”和湖北省科技专项资金计划项目(鄂科技发计(2007)101号)：“高性能陶瓷窑炉装备关键技术开
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本文以国家科技部项目“陶瓷窑炉先进控制与健康监测技术及装备研究(2009GJD10042)”和湖北省科技专项资金计划项目(鄂科技发计(2007)101号)：“高性能陶瓷窑炉装备关键技术开发及示范-先进控制”为背景，开展武汉理工大学研究生自主创新基金项目“富氧陶瓷窑炉单片机控制系统设计”的研究工作。利用已有的富氧陶瓷窑炉试验平台，根据富氧燃烧的工艺要求，针对富氧陶瓷窑炉的温度、气氛、压力的强耦合，以及窑炉温度的大惯性、纯滞后、非线性的特性，以单个烧嘴为研究对象，设计出一套具有自主知识产权的高性能、低成本的富氧陶瓷窑炉专用控制器。开发的控制器供操作人员研究不同燃烧条件下的节能减排效果。
本研究主要内容包括：⑴根据富氧陶瓷窑炉试验台的控制要求，选定单片机+VC的控制方式作为本文的控制方案，并设计了总体控制方案；⑵完成了富氧陶瓷窑炉单片机控制系统的硬件电路设计，包括模数转换电路、数模转换电路、电压电流转换电路等，单片机采集到现场的信号后通过串口送往上位机显示和处理，单片机收到上位机的命令后控制现场的设备；⑶对富氧陶瓷窑炉的控制算法做了研究，文中采用模糊自适应PID控制技术，该方法能减少系统调节时间，减小超调，提高控制精度；采用温度、压力和气氛协调控制的手段，可以保证产品质量，提高整个系统的控制性能；⑷完成了富氧陶瓷窑炉单片机控制系统的软件设计，包括多路信号采集及模数转换、数模转换，加热炉的控制等的软件设计，还包括上位机和变频器之间采用MODBUS协议进行通信的软件设计；⑸采用燃气富氧燃烧、燃油富氧燃烧和改变助燃风温度的气体燃烧试验研究陶瓷辊道窑能耗、废气排放、NOx浓度和窑炉火焰特性，并检验设计的富氧陶瓷窑炉专用控制器的控制效果。试验证明，以单个烧嘴为研究对象开发的富氧陶瓷窑炉专用控制器的控制精度较高、可靠性较好，控制方式比较灵活，性价比较高，能够达到节能减排的效果。
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