本文關(guān)鍵詞：基于SIMATIC PCS7廢有機(jī)溶劑回收控制系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：本文以實(shí)際工業(yè)項(xiàng)目廢有機(jī)溶劑回收控制系統(tǒng)為背景,在SIMATIC PCS7的基礎(chǔ)上,結(jié)合用戶對系統(tǒng)功能的要求,從PCS7系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出發(fā),完成系統(tǒng)的軟硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)配置以及自動化程序設(shè)計,采用具有良好開放性的Win CC上位機(jī)軟件制作監(jiān)控畫面。同時采用預(yù)測PI先進(jìn)算法理論知識對精餾設(shè)備控制進(jìn)行了設(shè)計,從而提出了改進(jìn)方案。廢有機(jī)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(dá)到規(guī)定的純度,可以作為二次產(chǎn)品利用。精餾過程的實(shí)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(jìn)入液相,從而實(shí)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(shè)備組成。利用控制算法,對再沸器加熱蒸汽進(jìn)行控制,來維持精餾塔氣相的空間速度,實(shí)現(xiàn)精餾塔的正常運(yùn)行。本文主要工作如下:1、本文介紹了廢有機(jī)溶劑回收控制的生產(chǎn)工藝及控制總體要求。詳細(xì)說明了整個系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)及主要設(shè)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(xiàng)目的軟硬設(shè)計,介紹了PCS7總體設(shè)計思路。進(jìn)一步從硬件設(shè)計開始,根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)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(xiàng)目進(jìn)行硬件設(shè)計,將現(xiàn)場設(shè)備與硬件組態(tài)配置進(jìn)行一一對應(yīng),再設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通信,所有自動控制站(AS)、工程師站、操作員站服務(wù)器及客戶端都由以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行連接,AS站、工程師站和服務(wù)器之間通過交換機(jī)組成System Bus系統(tǒng)總線,服務(wù)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(luò)結(jié)構(gòu)。最后詳細(xì)說明項(xiàng)目系統(tǒng)的軟件設(shè)計,從基本控制回路的選擇,第三方通訊的通信,最后上位機(jī)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(shí)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(shè)計下實(shí)現(xiàn)的,控制算法與控制器起到了十分關(guān)鍵的作用。分析了本項(xiàng)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(jìn)行了Simulink仿真分析,并做了詳細(xì)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(jìn)控制算法加以控制,介紹了先進(jìn)預(yù)測PI控制算法。通過對PID算法與預(yù)測控制發(fā)展的闡述,引出預(yù)測PI算法的發(fā)展現(xiàn)狀和基本原理。本文采用先進(jìn)預(yù)測PI算法對再沸器的加熱蒸汽進(jìn)行控制,并提出了精餾塔的預(yù)測PI動態(tài)解耦控制,建立控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,實(shí)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(yàn)證先進(jìn)控制算法與系統(tǒng)的良好性。
【關(guān)鍵詞】：SIMATIC PCS7 廢有機(jī)溶劑 WinCC 串級控制 Simulink 預(yù)測PI 預(yù)測PI動態(tài)解耦控制
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)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(jī)溶劑回收中的應(yīng)用11-13
• 1.4 先進(jìn)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(jī)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(jī)溶劑回收精餾工藝16-17
• 2.2 精餾設(shè)備及過程描述17-18
• 2.3 控制系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計方案20-36
• 3.1 PCS7控制系統(tǒng)硬件設(shè)計20-24
• 3.2 機(jī)柜設(shè)計24-27
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計27-28
• 3.4 軟件設(shè)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(jī)組態(tài)33-35
• 3.5.1 人機(jī)界面畫面設(shè)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(xiàng)目裝置控制方案36-37
• 4.2 PID控制的應(yīng)用37-38
• 4.3 串級控制的應(yīng)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(shí)施39
• 4.4 控制器參數(shù)設(shè)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(jìn)料量擾動的仿真分析42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 精餾設(shè)備的先進(jìn)預(yù)測PI控制44-60
• 5.1 預(yù)測控制44
• 5.2 預(yù)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(yù)測PI控制50-51
• 5.4 精餾塔基于預(yù)測PI的動態(tài)解耦控制51-57
• 5.4.1 多變量預(yù)測PI控制器的設(shè)計52-53
• 5.4.2 仿真設(shè)計與結(jié)果分析53-57
• 5.5 先進(jìn)控制方法實(shí)施的關(guān)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(xiàn)】

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本文編號：712075