水电解制氢装置控制系统设计与实现

论文摘要

我所(中国船舶重工集团公司第七一八研究所)生产的水电解制氢装置自20世纪80年代由军转民投放市场以来,受到了众多用户的好评。本论文介绍了水电解制氢装置的国内外现状,分析了水电解制氢的工作原理,从电解液、浓度、温度和能耗等方面对其运行环境进行了分析,并根据水电解制氢装置的设备组成和工艺流程提出了对系统的控制要求。从控制点的选取、定位和控制策略等方面对目前水电解制氢装置控制系统设计中存在的问题进行了详细的分析,提出了规范化的设计思路,并在实际工程项目中,采用AB Controllogix系列PLC实现了控制方法和程序编制。在控制程序编制的过程中采用模块化设计思路,合理划分了各功能子程序,使用程序标签变量进行编程,使控制程序与系统硬件接线和上位监控软件能够快速对应,硬件设计、软件设计和上位监控界面设计相对独立,大大提高工作效率的同时降低了错误率。通过实际项目应用表明,系统运行稳定、可靠,控制策略完善,控制程序逻辑正确,操作简单并具有较好的通用性和扩展性。系统达到了全自动运行、无人值守的控制水平,提高了劳动生产率,减轻了工人的劳动强度,降低了对维护人员的专业要求,对其他同类行业的技术改造和设计有很好的参考和指导作用,具有广泛的工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 目的和意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 国内现状
• 1.2.2 国外现状
• 1.2.3 国内外现状比较
• 1.3 本文内容
• 1.4 本文结构
• 第2章 基本理论
• 2.1 水电解原理
• 2.2 环境分析
• 2.3 设备组成及工艺流程
• 2.4 控制要求
• 2.5 本章小结
• 第3章 控制系统设计
• 3.1 现存问题及分析
• 3.2 控制策略研究
• 3.3 控制系统组成
• 3.4 控制系统规范化设计思路
• 3.4.1 对外接线图的要求
• 3.4.2 对程序编制的要求
• 3.4.3 程序标签变量
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于Controllogix系列PLC的具体实现
• 4.1 制氢系统程序设计
• 4.1.1 启动、停止控制
• 4.1.2 循环泵控制
• 4.1.3 加水泵控制
• 4.1.4 电流自动给定控制
• 4.1.5 系统压力自动给定控制
• 4.1.6 氢气放空/使用控制
• 4.1.7 压力、液位、温度调节系统控制
• 4.1.8 报警和联锁控制
• 4.1.9 其他控制
• 4.2 附加部分的纯化干燥子程序设计
• 4.3 附加部分的框架Ⅱ子程序设计
• 4.3.1 充罐控制
• 4.3.2 补氢控制
• 4.4 程序标签变量汇总
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历