本文關(guān)鍵詞：有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)硅 集成控制 溫度控制 Smith補(bǔ)償 模糊PID

【摘要】：有機(jī)硅是化工新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,被稱為“工業(yè)維生素”和“科技催化劑”,并被廣泛應(yīng)用于汽車、紡織、造紙、機(jī)械、電子、建筑、冶金、化工、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。但我國有機(jī)硅的生產(chǎn)能力普遍較低,產(chǎn)品質(zhì)量也不高,這和國內(nèi)許多工廠生產(chǎn)仍使用繼電器邏輯控制方式有一定關(guān)系。繼電器邏輯控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低,數(shù)據(jù)管理水平低,控制精度差而且運(yùn)行成本高。本文旨在實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,設(shè)計(jì)完成有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng),以此獲得豐厚產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)質(zhì)量。本文首先介紹了控制科學(xué)的發(fā)展以及在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用,為選用合適的控制策略完成有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。并敘述了有機(jī)硅生產(chǎn)線的工作流程,針對(duì)人工生產(chǎn)模式中存在的問題提出了解決方法和控制要求。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,進(jìn)行了集成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),以集散控制系統(tǒng)為設(shè)計(jì)模型確定了上位機(jī)管理層、下位機(jī)控制層、現(xiàn)場設(shè)備層的體系結(jié)構(gòu)。反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)完成反應(yīng)過程的邏輯順序控制、溫度控制、壓力控制、流量控制等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)集成自動(dòng)操作和溫度控制目標(biāo)。冷凝器變頻供水恒壓系統(tǒng)是根據(jù)檢測冷凝回流量的變化,利用變頻器控制水泵實(shí)現(xiàn)恒壓下自調(diào)節(jié)供水流量,高效節(jié)能。精餾釜質(zhì)量控制系統(tǒng)是通過控制精餾段溫度實(shí)現(xiàn)不同組分的順序分離,從而完成產(chǎn)品的質(zhì)量控制。反應(yīng)釜溫度是影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的最關(guān)鍵因素,不同溫度下生成不同產(chǎn)品,而且各產(chǎn)品成分比重也不同,需要保證在恒定的最佳溫度下發(fā)生反應(yīng)才能獲得最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)恒溫控制目標(biāo),本文重點(diǎn)研究了反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng),根據(jù)熱量平衡的原理建立釜溫與冷卻水流量的關(guān)系模型結(jié)構(gòu),根據(jù)階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性并利用MATLAB工具處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)得到模型的參數(shù)。針對(duì)反應(yīng)釜溫度控制的滯后性、非線性、復(fù)雜性等難題,本文采用了基于Smith預(yù)估補(bǔ)償?shù)哪：齈ID控制器,利用Smith補(bǔ)償滯后延遲,模糊控制提高響應(yīng)速度,PID控制降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,可以達(dá)到良好的控制效果。然后在Simulink環(huán)境下進(jìn)行了單位階躍響應(yīng)的系統(tǒng)仿真,通過常規(guī)PID-Smith控制、模糊PID控制、基于Smith的模糊PID控制的仿真結(jié)果比較,在一定理論程度上驗(yàn)證了控制效果。最后,介紹了控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)以及實(shí)施步驟,并將研究成果成功運(yùn)用到了實(shí)際生產(chǎn)中。根據(jù)研究成果和工藝要求編寫西門子S7-300 PLC程序,實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程的集成自動(dòng)控制和精餾過程的質(zhì)量控制;通過獨(dú)立的電路設(shè)計(jì)和變頻器內(nèi)置PID參數(shù)的調(diào)試實(shí)現(xiàn)了冷凝器的恒壓供水;利用KingView 6.55組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的連接通訊、畫面展示、報(bào)警安全、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試后投入運(yùn)行,提高了有機(jī)硅產(chǎn)品的產(chǎn)量質(zhì)量,保障了安全生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)硅 集成控制 溫度控制 Smith補(bǔ)償 模糊PID
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ264.1;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 選題背景和意義8-9
• 1.2 化工自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顩r9-11
• 1.3 主要的研究內(nèi)容11-12
• 第2章 有機(jī)硅生產(chǎn)工藝流程以及控制目標(biāo)12-17
• 2.1 有機(jī)硅生產(chǎn)工藝流程介紹12-15
• 2.1.1 合成工藝過程12-14
• 2.1.2 精餾工藝過程14-15
• 2.2 有機(jī)硅生產(chǎn)的控制目標(biāo)15-17
• 2.2.1 有機(jī)硅生產(chǎn)中存在的問題15
• 2.2.2 解決方法和控制目標(biāo)15-17
• 第3章 有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17-23
• 3.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)17-18
• 3.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)備組成18-21
• 3.2.1 現(xiàn)場設(shè)備18-19
• 3.2.2 控制器19-20
• 3.2.3 應(yīng)急電源20-21
• 3.3 有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)21-23
• 3.3.1 反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)21
• 3.3.2 冷凝器變頻供水恒壓控制系統(tǒng)21-22
• 3.3.3 精餾釜質(zhì)量控制系統(tǒng)22-23
• 第4章 反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的研究23-40
• 4.1 反應(yīng)過程的控制功能設(shè)計(jì)23-24
• 4.2 反應(yīng)釜溫度的控制要求24-25
• 4.3 反應(yīng)釜溫度模型的建立25-31
• 4.3.1 模型的結(jié)構(gòu)建立26-28
• 4.3.2 模型的參數(shù)估計(jì)28-31
• 4.4 反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-38
• 4.4.1 常規(guī)PID控制31-32
• 4.4.2 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制32-33
• 4.4.3 模糊PID控制33-35
• 4.4.4 基于Smith的模糊PID控制器的設(shè)計(jì)35-38
• 4.5 Simulink下的系統(tǒng)仿真結(jié)果比較38-40
• 第5章 控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)40-51
• 5.1 下位機(jī)控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)40-42
• 5.1.1 系統(tǒng)的硬件組態(tài)40
• 5.1.2 PLC程序編寫40-42
• 5.2 變頻供水恒壓控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)42-46
• 5.2.1 變頻供水電路設(shè)計(jì)43
• 5.2.2 變頻器內(nèi)置PID參數(shù)調(diào)試43-46
• 5.3 上位機(jī)控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)46-50
• 5.3.1 連接通訊功能46-48
• 5.3.2 前臺(tái)展示功能48-49
• 5.3.3 報(bào)警安全功能49
• 5.3.4 歷史數(shù)據(jù)查詢功能49-50
• 5.4 系統(tǒng)運(yùn)行狀況50-51
• 第6章 總結(jié)與展望51-52
• 6.1 工作總結(jié)51
• 6.2 研究展望51-52
• 附錄 恒溫階躍響應(yīng)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)52-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57-58
• 致謝58

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