本文關(guān)鍵詞：鉆井平臺大壁厚管架焊后熱處理控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計

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【摘要】：現(xiàn)階段海上石油鉆井平臺構(gòu)架的搭建主要使用大壁厚鋼材導(dǎo)管,因此,制管成為鉆井平臺搭建過程中的首要工序,制管車間將大壁厚鋼板材料通過成形、刨光、焊接、熱處理、無損檢測等工序后形成產(chǎn)品,其中焊縫熱處理對導(dǎo)管產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。本課題在深入了解國內(nèi)外對大壁厚管道焊接縫熱處理技術(shù)的前提下,采用中頻感應(yīng)加熱的方式代替國內(nèi)現(xiàn)階段熱電阻加熱方式。在控制方法設(shè)計上,引入了上位機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能預(yù)測和下位機溫度分段PID聯(lián)合控制,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法在小范圍內(nèi)的準(zhǔn)確預(yù)測,彌補了單一的溫度分段PID控制上的不足,使溫度控制基準(zhǔn)點最大限度的接近工藝曲線,滿足控制精度需求。在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計上,采用了工業(yè)抗干擾能力強的可編程邏輯控制器PLC和中頻電源模塊相結(jié)合,并深入研究了PLC控制模塊及其外圍電路；通過廣泛查閱現(xiàn)階段典型信號處理電路模塊的應(yīng)用,課題結(jié)合數(shù)模電、電路基礎(chǔ)設(shè)計了中頻電源信號調(diào)理電路和溫度信號采集調(diào)理電路,完成了中頻電源參數(shù)和溫度信號到下位機采集電壓的轉(zhuǎn)化處理。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計上,完成了上位機監(jiān)控軟件和下位機控制軟件的設(shè)計,并通過設(shè)備調(diào)試查找軟件缺陷,完成了PLC程序和監(jiān)控軟件程序的測試和改進,增強了控制系統(tǒng)的可靠性。課題研究結(jié)果表明,調(diào)試數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)習(xí)樣本,聯(lián)合控制策略給出的控制信號對應(yīng)的中頻電源輸出功率,能夠有效減小熱慣性帶來的溫度滯后和超調(diào),將控制精度維持在±3℃以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)加熱 熱處理 熱慣性 智能控制
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE951;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 研究背景及意義8-12
• 1.1.1 石油鉆井平臺綜述8-9
• 1.1.2 熱處理工藝的必要性9
• 1.1.3 電磁感應(yīng)加熱現(xiàn)狀9-10
• 1.1.4 熱處理對象描述10-12
• 1.1.5 研究目的及意義12
• 1.2 熱處理控制工藝簡介12-14
• 1.3 熱處理控制方法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容15-17
• 2 熱處理控制系統(tǒng)硬件設(shè)計17-36
• 2.1 控制系統(tǒng)硬件選取與整體設(shè)計17-19
• 2.1.1 控制方案選取17-18
• 2.1.2 控制系統(tǒng)硬件整體設(shè)計18-19
• 2.2 PLC控制模塊19-20
• 2.2.1 PLC選型19-20
• 2.2.2 擴展模塊的選取20
• 2.3 AD信號采集調(diào)理模塊20-23
• 2.3.1 設(shè)計思想20-21
• 2.3.2 電路設(shè)計與實現(xiàn)21-22
• 2.3.3 AD信號調(diào)理板線性度分析22-23
• 2.4 中頻信號采集調(diào)理模塊23-31
• 2.4.1 設(shè)計思想23-26
• 2.4.2 電路設(shè)計與實現(xiàn)26-30
• 2.4.3 中頻信號調(diào)理板線性度分析30-31
• 2.5 熱處理控制對象介紹31-36
• 2.5.1 中頻電源模塊組成31
• 2.5.2 中頻淬火變壓器31-32
• 2.5.3 CPLD主控板和接口控制板32-33
• 2.5.4 中頻感應(yīng)加熱電源的整流橋、逆變橋33-34
• 2.5.5 冷卻水循環(huán)裝置34-36
• 3 熱處理控制系統(tǒng)軟件設(shè)計36-75
• 3.1 控制算法設(shè)計36-49
• 3.1.1 溫度差分段PID算法36-38
• 3.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法38-48
• 3.1.3 算法的調(diào)用48-49
• 3.2 下位機軟件設(shè)計49-59
• 3.2.1 整體設(shè)計49-51
• 3.2.2 主程序模塊51-52
• 3.2.3 泵站模塊52-53
• 3.2.4 AD采集模塊53-54
• 3.2.5 溫度控制模塊54-57
• 3.2.6 中頻電源控制模塊57-59
• 3.3 上位機軟件設(shè)計59-75
• 3.3.1 主窗口59-62
• 3.3.2 監(jiān)測窗口62-65
• 3.3.3 歷史記錄查詢65-68
• 3.3.4 用戶管理68-69
• 3.3.5 溫度曲線設(shè)置69-70
• 3.3.6 系統(tǒng)參數(shù)、幫助和退出70-71
• 3.3.7 通信模塊71-75
• 4 熱處理控制系統(tǒng)的設(shè)備調(diào)試75-92
• 4.1 軟件調(diào)試75-76
• 4.2 硬件調(diào)試76-78
• 4.3 調(diào)試過程與結(jié)果分析78-85
• 4.3.1 PID單獨控制系統(tǒng)調(diào)試78-83
• 4.3.2 PID和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測聯(lián)合控制系統(tǒng)調(diào)試83-85
• 4.4 缺陷分析85-92
• 4.4.1 測溫點各組之間的溫度差異85-88
• 4.4.2 工件壁厚和管徑的改變對控制參數(shù)的影響88-91
• 4.4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制樣本選取91
• 4.4.4 控制系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性91-92
• 5 結(jié)論92-94
• 參考文獻94-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文97-98
• 致謝98-102
• 附錄1 PLC I/O分配表102-106
• 附錄2 控制系統(tǒng)下位機模塊硬件接線圖106

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本文編號：937161