景德镇陶瓷学院科技艺术学院毕业论文本科生毕业论文（设计）基于MCGS的陶瓷工业隧道窑监控仿真学号：200930453008学生姓名：专业班级：09热能与动力工程指导老师：完成日期：13-05-16—科技艺术学院—摘要本文应用MCGS组态软件设计一个隧道窑监控仿真实验平台，初步实现了对隧道窑工况的监控。
以MCGS组态软件为开发平台，本文设计的仿真实验监控平台不仅能对隧道窑的温度进行监控，还可采集实验数据建立实验报表，而且能够脱机进行仿真实验、模拟控制。
本文所开发的仿真监控系统，利用MCGS组态软件完成数据采集、控制信息输出以及人机交互等工作，最终可达到对隧道窑工况实时监控的目的，实验数据采集，报表的输出和数据可以同步显示。
本系统运行结果表明，利用MCGS组态软件开发对陶瓷工业隧道窑的监控是可行的，MCGS组态软件在陶瓷工业窑的自动化控制领域有着良好的应用前景。
关键词:MCGS组态软件；工业隧道窑；仿真实验AbstractIn this paper, MCGS configuration software design a tunnel kiln control simulation platform, the initial realization of the tunnel kiln condition monitoring.In MCGS configuration software for the development platform, we design simulation experiments monitoring platform can not only monitor the temperature tunnel kiln, the experimental data can be collected to establish experimental reports, but also off-line simulation, analog control.This paper developed simulation monitoring system, using MCGS configuration software for data acquisition, control information output and human-computer interaction, etc., may eventually reach the tunnel kiln real-time condition monitoring purposes, experimental data collection, reporting, and data can be output simultaneous display. The results show that the system is running, using the configuration software MCGS tunnel kiln for ceramic industry monitoring is feasible, MCGS configuration software in the ceramic kiln automation and control industry has good application prospects.Keywords: MCGS configuration software； industrial shuttle kiln；Simulation目录1 绪论 (1)1. 1 陶瓷工业窑炉的发展及过程控制仿真的意义 (1)1. 2 窑炉仿真技术的应用和发展 (4)1.3 论文主要内容和目的 (5)2 MCGS组态软件 (7)2. 1 MCGS简介 (7)2. 2 MCGS的构成 (7)2. 2. 1 MCGS组态软件的系统构成 (7)2. 2. 2 MCGS组态软件界面简介 (9)2. 3 MCGS组态软件的功能和特点 (10)2. 4 MCGS组态软件的工作方式 (11)2. 5 MCGS组态软件的操作方式 (12)2. 6 组建新工程的一般过程 (14)3 隧道窑的仿真实验设计原理 (17)3. 1 仿真对象介绍 (17)3. 2 仿真对象隧道窑温度监控系统简介 (19)4 过程控制仿真实验平台设计 (21)4. 1 仿真实验平台设计基本流程 (21)4. 1. 1 建立一个MCGS新工程 (22)4. 1. 2 窗口画面组态 (22)4. 2 定义数据变量 (26)4. 3 动画连接 (29)4. 4 编写控制流程 (32)5 本系统仿真实验效果 (41)6 总结 (43)6. 1 论文主要结论 (44)6. 2 本系统有待改进之处 (44)6. 3 毕业设计的体会 (45)参考文献 (46)1 绪论1. 1陶瓷工业窑炉的发展及过程控制仿真的意义窑炉是陶瓷生产中最重要的烧成设备。
我国陶瓷行业自古就有“生在成型，死在烧成”、“三分做，七分烧”及“陶瓷是火里求财”等行业谚语。
我国陶瓷历史悠久，又是最早发明与使用瓷器的国家，所以也是创建窑炉最早的国家。
从上溯万年前的野烧西安半坡遗址发掘的远在五千年前就建造的穴窑；到距今两千五百年前的战国时代，南方就开始创建了依山而建的龙窑，北方创建了半倒焰的馒头窑；至宋代，在山东、陕西等地，部分馒头窑已用煤作为燃料；明代，在福建德化创建了阶级窑；至明末清初，江西景德镇创建了景德镇窑。
当时我国陶瓷窑炉与陶瓷生产技术远远领先于世界各国，生产的精美陶瓷也远销世界各地，享誉全球。
陶瓷窑炉发展历史大体上可以划分为以下三个阶段：（1）古代陶瓷窑炉（公元1850年以前）古代陶瓷窑炉是手工作坊式的盛产经济下出现的，其中最具有代表的窑型是我国的景德镇窑和龙窑。
景德镇窑壁薄，外形近似半个平卧在地的鸭蛋，故又称鸭蛋窑；其地微倾。
斜向上直通烟囱，这正符合热烟气向上自然流动的规律，加上它独特的形状有利于减少窑内温差；此类窑在还原焰下烧制出的“薄如纸、白如玉、声如磬”的精美瓷器，使景德镇获得了享誉世界的“瓷都”称号。
龙窑多依山而建，形状像卧龙，故称为龙窑；依山而建的窑底形成15°～20°的倾斜角，也适应了热气流自然向上的规律，而且加火孔在每个窑室的窑顶，自下部窑室点火投入木柴，依次逐步向上面的窑室投入木柴，热烟气逐一流经上一个窑室，最后通向烟囱，极大地提高热利用率，但窑内温差大。
（2）近代陶瓷窑炉（公元1850～1950年）近代陶瓷窑炉是在英国工业革命开始以后，欧美近代工业发展中形成的。
其中代表性的窑型有倒焰窑与隧道窑。
倒焰窑是由半倒焰式馒头窑进化而来，20世纪初日本陶瓷界将我国创建的馒头窑改进为倒焰窑。
倒焰窑室因火焰流动情况命名的，火焰从燃烧室上升至窑顶，受到窑顶的阻挡，同时窑底部有吸火孔，由通过烟囱支烟道的吸力使火焰向下倒行，经匣钵柱的间隙进入吸火孔，经烟道由烟囱排出。
由于焙烧制品时热烟气自上而下流动，符合气体分流法则，有利于消除窑内水平温差，加上燃烧可以用煤或重油，在旧式陶瓷窑中是比较合理的，但与隧道窑相比，热耗要高得多，故现已基本被淘汰了。
隧道窑是由龙窑与轮窑进化而来，机械化的隧道窑是1889年由法国人福基罗创建而成。
隧道窑由窑车作为制品的输送工具，火焰自烧成带水平流向窑头预热坯体后再经烟道流经烟囱排出，生产效率高，热利用率也高，属于近代最先进的窑型，一直沿用至今。
（3）现代陶瓷窑炉（公元1950至今）现代陶瓷窑炉是在第二次世界大战以后，现代工业发展的基础上产生的。
其中代表性的窑型有梭式窑、现代隧道窑及辊道窑。
近60年来，陶瓷窑炉的发展发生了质的飞跃，达到了陶瓷窑炉技术的新的高峰。
现代陶瓷窑炉技术的飞速发展，一是靠能源工业的进步，我国陶瓷工业窑炉经历了柴烧、煤烧、烧重油到用煤气及轻柴油等清洁能源的发展过程；二是靠耐火材料工业的进步，五十余年来涌现了以陶瓷纤维和高温轻质耐火材料做陶瓷工业窑炉的筑炉材料，大大地降低了窑体散热损失，减轻减薄了窑体；三是以高速烧嘴为代表的燃烧技术的进步，保证了窑内温度场的均匀，显著提高了产品的质量，实现了快速烧成；四是以计算机技术为代表的窑炉自动控制技术的不断进步，使以CPU为核心的许多智能控制仪表及计算机应用于陶瓷工业窑炉的温度、压力与气氛的控制，减少了人工因素的干扰，确保了烧成制度的稳定。
现代陶瓷工业窑炉可分为连续式窑炉和间歇式窑炉。
连续式窑炉如隧道窑和辊道窑；间歇式窑炉包括倒焰窑、梭式窑等。
隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。
设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带——烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或在抽烟风机的作用下，沿着隧道方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。
在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内的后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥室作为干燥生胚的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。
隧道窑相比其他窑炉，具有生产连续化、周期短，产量大、节省能料和劳动力，提高产品的品质等优点。
在市场经济的当代，隧道窑的这些特点使得隧道窑炉在与其他型窑炉的竞争中具有了无与伦比的优势。
在现在社会中，基于组态软件的仿真实验监控平台在过程控制中的应用越来越广泛了，基于组态软件的仿真平台既能对不同的工程和社会应用问题实现建模、仿真、分析和可视化，又能对一般工控过程系统进行实时仿真和监控仿真系统或与之进行数据交换和资源共享。
该仿真平台已成功地在一些实际工控系统的过程仿真与优化控制、辅助决策分析和教学仿真实验等方而得到应用，获得了较好的经济和社会效益。
正是因为仿真实验监控平台的应用，给我们带了诸多好处，我们只需要根据现实情况，建立控制系统模型，然后进行仿真，我们只需要通过了解仿真程序的运行状况可以得知模型的特征和行为，从而判断真实系统的特征和行为。
这样我们就可以通过反复的调试来得到我们满意的结果，这样就提高了工作的效率。
随着计算机技术及窑炉技术的进一步发展，计算机仿真、人工智能、专家系统、神经网络等在陶瓷窑炉热工过程的基础研究方面得到广泛的应用，特别是为陶瓷窑炉的智能控制的研究与实现提供了有效的方法。
美国的E.Martinez等人对用人工神经网络模型预测陶瓷产品质量进行研究，曾令可等人应用BP神经网络的反向算法，采用单层网络进行了窑炉温度场分布的仿真研究。
胡国林教授等人采用人工智能系统辨识技术对陶瓷窑炉烧成工况的系统研究，都取得了很好的成果。
同时，人工智能技术的应用，也为窑炉这一复杂的系统的自动控制提供了新发策略和方法。