發(fā)布時(shí)間：2017-08-08 21:17

  本文關(guān)鍵詞：間歇反應(yīng)釜溫度控制算法的研究及實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 間歇反應(yīng)釜 數(shù)學(xué)模型 溫度控制 Smith SDP OPC

【摘要】：隨著人工勞務(wù)成本增加及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)化工企業(yè)迎來(lái)自動(dòng)化的春天。許多中小型化工企業(yè)開始引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備及先進(jìn)技術(shù)來(lái)提高企業(yè)自動(dòng)化水平,降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。間歇反應(yīng)釜作為化工生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備,其溫度控制是過(guò)程控制的核心環(huán)節(jié),溫度控制效果的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文圍繞飛機(jī)除冰液間歇反應(yīng)釜溫度控制策略展開應(yīng)用技術(shù)研究,分析溫度控制難點(diǎn)和要點(diǎn),建立溫度控制數(shù)學(xué)模型,提出一套針對(duì)間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的先進(jìn)控制方案,最終通過(guò)西門子S7-400PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文的主要研究工作如下：(1)間歇反應(yīng)釜工藝流程及控制要點(diǎn)和難點(diǎn)的分析根據(jù)間歇反應(yīng)釜總體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝,對(duì)影響反應(yīng)釜溫度控制的主要影響因素進(jìn)行分析,得出溫度控制這一難點(diǎn),升溫階段既要保證溫度升速率也要避免溫度超調(diào)和震蕩,但由于熱量傳遞具有滯后特性,所以同時(shí)保證升溫速度和系統(tǒng)穩(wěn)定難度較大；恒溫階段由于受到冷卻水進(jìn)口溫度波動(dòng)和釜內(nèi)物料非線性放熱等因素影響,使得溫度控制系統(tǒng)精確性和穩(wěn)定性較差,必然嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。(2)間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立深入了解被控對(duì)象內(nèi)在機(jī)理,依據(jù)間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的熱量守恒原理,運(yùn)用機(jī)理建模與實(shí)驗(yàn)測(cè)試法相結(jié)合的方法分別建立反應(yīng)釜升溫階段和恒溫階段的數(shù)學(xué)模型。(3)間歇反應(yīng)釜溫度控制算法的研究本文分析間歇反應(yīng)釜溫度控制各階段控制難點(diǎn),分別設(shè)計(jì)出合適的控制方案。針對(duì)傳統(tǒng)控制方案中不能同時(shí)兼顧間歇反應(yīng)釜升溫階段升溫速率和系統(tǒng)穩(wěn)定性的問(wèn)題,提出基于Smith變結(jié)構(gòu)PID控制的反應(yīng)釜升溫控制方案;針對(duì)反應(yīng)釜溫度控制大滯后和非線性的特點(diǎn),導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差和控制精度低的問(wèn)題,提出基于SDP (Smith-DMC-PID)控制的恒溫控制方案：針對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)部溫度場(chǎng)嚴(yán)重不均勻的問(wèn)題,設(shè)計(jì)二維模糊控制器對(duì)間歇反應(yīng)釜攪拌電機(jī)進(jìn)行變頻控制。(4)間歇反應(yīng)釜控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本文以西門子Step7+WinCC為軟件開發(fā)平臺(tái),構(gòu)建Profibus-DP和Profinet通訊網(wǎng)絡(luò),結(jié)合OPC技術(shù)完成Matlab與WinCC通訊,實(shí)現(xiàn)控制算法的應(yīng)用,并完成反應(yīng)釜DCS控制系統(tǒng)開發(fā)。本文通過(guò)對(duì)飛機(jī)除冰液間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)工藝分析研究,分別建立間歇反應(yīng)釜升溫階段和恒溫階段的數(shù)學(xué)模型,提出新的控制方案,完成項(xiàng)目硬件選型和軟件設(shè)計(jì),結(jié)合OPC技術(shù)完成Matlab與WinCC通訊,實(shí)現(xiàn)控制算法在工程的應(yīng)用,結(jié)果表明控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、控制精度高,對(duì)間歇反應(yīng)釜溫度控制及其他領(lǐng)域溫度控制系統(tǒng)具有一定的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：間歇反應(yīng)釜 數(shù)學(xué)模型 溫度控制 Smith SDP OPC
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ052;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 選題的目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 溫度控制難點(diǎn)分析及控制方案選擇14-16
• 1.3.1 溫度控制難點(diǎn)分析14-15
• 1.3.2 溫度控制方案選擇15-16
• 1.4 本文主要工作及內(nèi)容安排16-17
• 2 溫度過(guò)程分析及模型建立17-35
• 2.1 生產(chǎn)工藝特性分析17-20
• 2.1.1 總體結(jié)構(gòu)介紹17-19
• 2.1.2 生產(chǎn)工藝特性分析19-20
• 2.2 溫度控制系統(tǒng)模型建立20-32
• 2.2.1 模型及建模方法20-22
• 2.2.2 溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響22
• 2.2.3 升溫階段模型的建立22-27
• 2.2.4 恒溫階段模型的建立27-32
• 2.3 溫度控制指標(biāo)32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 升溫階段控制算法設(shè)計(jì)35-45
• 3.1 變結(jié)構(gòu)PID控制算法35-39
• 3.1.1 PID控制算法35-37
• 3.1.2 變結(jié)構(gòu)PID控制器設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.3 變結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)仿真38-39
• 3.2 Smith變結(jié)構(gòu)PID控制算法設(shè)計(jì)39-43
• 3.2.1 Smith控制算法39-41
• 3.2.2 Smith變結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)仿真41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 4 恒溫階段控制算法設(shè)計(jì)45-69
• 4.1 恒溫控制方案分析45-46
• 4.2 Smith-PID恒溫控制系統(tǒng)46-49
• 4.2.1 Smith-PID控制器設(shè)計(jì)46
• 4.2.2 Smith-PID控制器系統(tǒng)仿真46-49
• 4.3 Smith-DMC控制算法49-56
• 4.3.1 DMC控制基本理論49-54
• 4.3.2 DMC參數(shù)選擇54-55
• 4.3.3 Smith-DMC控制器設(shè)計(jì)55
• 4.3.4 Smith-DMC控制系統(tǒng)仿真55-56
• 4.4 SDP串級(jí)控制算法56-68
• 4.4.1 SDP串級(jí)控制器設(shè)計(jì)56-58
• 4.4.2 串級(jí)控制算法分析58-62
• 4.4.3 SDP串級(jí)控制系統(tǒng)仿真62-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 5 釜膽溫差控制算法設(shè)計(jì)69-85
• 5.1 變頻器70-71
• 5.2 模糊控制算法71-75
• 5.2.1 模糊控制的基本原理71-72
• 5.2.2 模糊控制系統(tǒng)的構(gòu)成72-75
• 5.3 釜膽溫差Fuzzy控制器設(shè)計(jì)75-83
• 5.4 釜膽溫差Fuzzy控制器仿真83-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 6 DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)85-109
• 6.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)85-93
• 6.1.1 I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)85-87
• 6.1.2 硬件選型87-88
• 6.1.3 DCS控制柜設(shè)計(jì)88-90
• 6.1.4 網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)90-93
• 6.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)93-101
• 6.2.1 硬件組態(tài)94-95
• 6.2.2 程序設(shè)計(jì)95-99
• 6.2.3 連鎖程序設(shè)計(jì)99-101
• 6.3 上位機(jī)HMI設(shè)計(jì)101-104
• 6.4 控制算法的實(shí)現(xiàn)104-108
• 6.5 本章小結(jié)108-109
• 7 總結(jié)與展望109-111
• 7.1 總結(jié)109
• 7.2 展望109-111
• 致謝111-113
• 參考文獻(xiàn)113-119
• 附錄A：功能塊FB78的SCL代碼119-127
• 附錄B：DMC程序Matlab代碼127-131
• 附錄C：模糊控制規(guī)則表Matlab程序131-133
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄133-135

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：642097