水泥生产线回转窑过程计算机控制系统的设计与开发

论文摘要

水泥回转窑是新型干法水泥生产工艺中用于熟料烧成的关键环节,实现其自动控制对于保证水泥生产的“均衡稳定”与设备的安全运行都具有重要意义。回转窑过程属于复杂的热工反应过程,参数之间相互影响,互相耦合、存在大滞后环节、扰动因素多,因此,实现自动控制具有一定难度。本文依托国家“863”高技术研究发展计划,开展了对水泥回转窑过程(包括煤粉制备过程、回转窑煅烧、篦冷机冷却过程)控制系统的研究,并以酒钢集团宏达建材有限公司2#水泥熟料生产线节能技改项目为背景,进行了水泥回转窑过程的控制策略研究以及计算机控制系统的设计与开发工作,并进行了部分应用。本文主要内容归纳如下:1.研究了水泥回转窑过程的控制策略,包括过程回路控制、设备联锁控制以及顺序控制。针对回路控制策略,应用基于随机数直接搜索法对鲁棒PID控制器参数进行整定,该控制器参数能在一定程度上适应被控对象的时变特性,对现场控制器参数的调试有很好的指导意义。2.结合回转窑过程的特点和控制要求,提出了包括过程控制层与过程监控层的水泥回转窑过程计算机控制系统结构,进行了系统整体设计,同时进行了系统硬件部分和软件部分的设计。该系统具体物理实现框架由以太网、工业以太控制网和设备网三层网络结构组成,以实现控制系统的信息集成和功能集成。3.在上述工作基础上,应用Siemens公司PCS 7系统进行了回转窑过程计算机控制系统开发,开发了回路控制程序、重要设备的联锁控制程序、煤粉制备过程的顺序启停控制程序、以及空气炮顺序控制的过程控制程序等,同时开发了与程序相关操作界面。通过这些开发的人机界面,操作员能够方便的对相关设备进行控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 复杂工业过程先进控制技术的研究现状与发展趋势
• 1.3 水泥生产过程控制技术的现状及发展
• 1.3.1 我国水泥工业自动化发展现状
• 1.3.2 我国水泥工业自动化发展方向
• 1.4 回转窑过程控制方面存在的问题
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 回转窑过程生产流程的工艺描述
• 2.1 回转窑过程工艺流程描述
• 2.1.1 新型干法水泥生产工艺
• 2.1.2 回转窑过程的生产流程介绍
• 2.2 回转窑过程影响熟料质量的因素分析
• 2.3 控制难点分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 水泥生产线回转窑过程控制策略研究
• 3.1 控制目标及重要监控参数
• 3.2 回路控制策略
• 3.2.1 窑头负压控制回路
• 3.2.2 蓖冷机蓖室压力控制回路
• 3.2.3 窑头废气收尘器的入口温度控制回路
• 3.2.4 煤粉制备系统的入口负压控制回路
• 3.2.5 煤粉制备系统的球磨机出口温度控制回路
• 3.3 逻辑控制方案
• 3.3.1 联锁控制方案
• 3.3.2 顺序控制方案
• 3.4 控制器参数的整定研究
• 3.4.1 控制器参数整定所使用的数学模型介绍
• 3.4.2 基于随机数直接搜索法的鲁棒PID参数整定研究
• 3.4.3 仿真实验
• 3.5 本章小结
• 第4章 水泥生产线回转窑过程控制系统设计
• 4.1 计算机控制系统的体系结构设计
• 4.2 计算机控制系统的可靠性设计
• 4.3 计算机控制系统的硬件结构设计
• 4.4 计算机控制系统的功能设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 水泥生产线回转窑过程控制系统的开发及工程应用
• 5.1 工程背景介绍
• 5.2 计算机控制系统的开发
• 5.2.1 控制系统的整体介绍
• 5.2.2 控制系统的硬件选型
• 5.2.3 控制系统软件的开发及实现
• 5.3 部分工程应用
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要工作