本文關鍵詞：基于SIMATIC PCS7廢有機溶劑回收控制系統(tǒng)設計

  更多相關文章： SIMATIC PCS7 廢有機溶劑 WinCC 串級控制 Simulink 預測PI 預測PI動態(tài)解耦控制

【摘要】：本文以實際工業(yè)項目廢有機溶劑回收控制系統(tǒng)為背景,在SIMATIC PCS7的基礎上,結(jié)合用戶對系統(tǒng)功能的要求,從PCS7系統(tǒng)軟硬件設計和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)出發(fā),完成系統(tǒng)的軟硬件組態(tài)、網(wǎng)絡配置以及自動化程序設計,采用具有良好開放性的Win CC上位機軟件制作監(jiān)控畫面。同時采用預測PI先進算法理論知識對精餾設備控制進行了設計,從而提出了改進方案。廢有機溶劑回收精餾是化工生產(chǎn)過程中的一個十分重要的環(huán)節(jié),其目的是將混合溶劑中各組分分離出來,達到規(guī)定的純度,可以作為二次產(chǎn)品利用。精餾過程的實質(zhì)就是迫使混合物的氣、液兩相在塔體中作逆向流動,利用混合液中各組分具有不同的揮發(fā)度,在相互接觸的過程中,液相中的輕組分轉(zhuǎn)入氣相,而氣相中的重組分則逐漸進入液相,從而實現(xiàn)液體混合物的分離。一般精餾裝置由精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐等設備組成。利用控制算法,對再沸器加熱蒸汽進行控制,來維持精餾塔氣相的空間速度,實現(xiàn)精餾塔的正常運行。本文主要工作如下:1、本文介紹了廢有機溶劑回收控制的生產(chǎn)工藝及控制總體要求。詳細說明了整個系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)及主要設備,以及PCS7中所涉及到的控制回路及過程控制系統(tǒng)建模。2、針對項目的軟硬設計,介紹了PCS7總體設計思路。進一步從硬件設計開始,根據(jù)項目的實際硬件配置選型要求、I/O清單,使用HW Config硬件組態(tài)功能對項目進行硬件設計,將現(xiàn)場設備與硬件組態(tài)配置進行一一對應,再設計網(wǎng)絡通信,所有自動控制站(AS)、工程師站、操作員站服務器及客戶端都由以太網(wǎng)交換機進行連接,AS站、工程師站和服務器之間通過交換機組成System Bus系統(tǒng)總線,服務器、工程師站、操作員站之間組成Terminal Bus終端總線,形成所謂的雙層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。最后詳細說明項目系統(tǒng)的軟件設計,從基本控制回路的選擇,第三方通訊的通信,最后上位機組態(tài)采用微軟與西門子共同合作開發(fā)的Win CC系統(tǒng),其樸實簡練的畫面及功能為操作員監(jiān)控整個生產(chǎn)流程提供了方便。3、整個系統(tǒng)是在PCS7軟硬件結(jié)合設計下實現(xiàn)的,控制算法與控制器起到了十分關鍵的作用。分析了本項目中PID控制和串級控制兩種非常典型的控制策略,對串級控制進行了Simulink仿真分析,并做了詳細的討論。4、對于PCS7中大多數(shù)控制策略仍然采用經(jīng)典控制,本文對此采用先進控制算法加以控制,介紹了先進預測PI控制算法。通過對PID算法與預測控制發(fā)展的闡述,引出預測PI算法的發(fā)展現(xiàn)狀和基本原理。本文采用先進預測PI算法對再沸器的加熱蒸汽進行控制,并提出了精餾塔的預測PI動態(tài)解耦控制,建立控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,實現(xiàn)控制器模型的建立,得到控制器的具體參數(shù),并利用Simulink仿真驗證先進控制算法與系統(tǒng)的良好性。
【關鍵詞】：SIMATIC PCS7 廢有機溶劑 WinCC 串級控制 Simulink 預測PI 預測PI動態(tài)解耦控制
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ056;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景10
• 1.2 廢有機溶劑處理方法的國內(nèi)外現(xiàn)狀10-11
• 1.3 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)廢有機溶劑回收中的應用11-13
• 1.4 先進控制方法13
• 1.5 本文研究內(nèi)容13-14
• 1.6 本文具體工作介紹14-16
• 2 廢有機溶劑回收生產(chǎn)工藝及控制系統(tǒng)總體方案16-20
• 2.1 廢有機溶劑回收精餾工藝16-17
• 2.2 精餾設備及過程描述17-18
• 2.3 控制系統(tǒng)的設計要求18-19
• 2.3.1 監(jiān)控類型及參數(shù)18-19
• 2.3.2 控制回路19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 PCS7控制系統(tǒng)設計方案20-36
• 3.1 PCS7控制系統(tǒng)硬件設計20-24
• 3.2 機柜設計24-27
• 3.3 網(wǎng)絡通信設計27-28
• 3.4 軟件設計28-33
• 3.4.1 基本控制回路28-32
• 3.4.2 第三方通訊32-33
• 3.5 上位機組態(tài)33-35
• 3.5.1 人機界面畫面設計33
• 3.5.2 報警消息系統(tǒng)33-34
• 3.5.3 用戶管理器34-35
• 3.5.4 歷史數(shù)據(jù)歸檔與趨勢35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 4 控制系統(tǒng)中的典型控制策略36-44
• 4.1 項目裝置控制方案36-37
• 4.2 PID控制的應用37-38
• 4.3 串級控制的應用38-39
• 4.3.1 串級控制的基本組成38-39
• 4.3.2 串級控制方案的實施39
• 4.4 控制器參數(shù)設定與仿真39-43
• 4.4.1 蒸汽壓力擾動的仿真分析41-42
• 4.4.2 進料量擾動的仿真分析42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 精餾設備的先進預測PI控制44-60
• 5.1 預測控制44
• 5.2 預測PI算法原理44-47
• 5.3 再沸器加熱蒸汽控制47-51
• 5.3.1 再沸器控制對象48-50
• 5.3.2 再沸器蒸汽流量預測PI控制50-51
• 5.4 精餾塔基于預測PI的動態(tài)解耦控制51-57
• 5.4.1 多變量預測PI控制器的設計52-53
• 5.4.2 仿真設計與結(jié)果分析53-57
• 5.5 先進控制方法實施的關鍵57-59
• 5.6 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 本文主要工作總結(jié)60
• 6.2 前景展望60-62
• 參考資料62-65
• 碩士期間科研成果65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 譚超;許澤宏;吳同;朱登磊;任根寬;;精餾塔多通道對角矩陣解耦控制仿真[J];計算機與應用化學;2012年06期

2 呂曉輝;;先進控制系統(tǒng)在精餾中的應用[J];化學工程師;2012年06期

3 崔玉珍;;集散控制系統(tǒng)的功能與發(fā)展[J];科技傳播;2011年08期

4 王亞剛;許曉鳴;;大滯后過程對象自適應魯棒PI控制器[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2009年05期

5 姜建芳;王軍旺;黃輝;陳新華;;基于西門子工業(yè)網(wǎng)絡的過程控制實驗系統(tǒng)[J];實驗室研究與探索;2008年08期

6 張士超;儀垂杰;郭健翔;林海波;劉尊民;周揚名;方玲;;集散控制系統(tǒng)的發(fā)展及應用現(xiàn)狀[J];微計算機信息;2007年01期

7 王曉遠;杜靜娟;齊利曉;常斌;;基于工業(yè)組態(tài)軟件W inCC的化工工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)[J];化工自動化及儀表;2006年05期

8 楊智,朱海鋒,黃以華;PID控制器設計與參數(shù)整定方法綜述[J];化工自動化及儀表;2005年05期

9 賈民選;甲醇精餾工藝及裝置[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟;2005年18期

10 黃湘云,朱學峰;預測控制的研究現(xiàn)狀與展望[J];石油化工自動化;2005年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 譚志君;基于多變量控制的智能溫室控制系統(tǒng)[D];東華大學;2015年

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本文編號：712075