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水泥生产分解炉温度预测控制软件的研发

2020-12-11阅读(789)

水泥生产分解炉温度预测控制软件的研发

论文摘要

目前,以悬浮预热和预分解技术为核心的新型干法水泥生产技术在世界各国得到广泛发展和应用。分解炉是预分解系统的核心设备,它主要承担燃料燃烧、气固两相换热、生料分解的任务,确保入窑物料中碳酸盐的分解率达到工艺要求。分解炉的稳定控制对稳定回转窑的运行、稳定熟料质量具有重要作用。分解炉的温度是影响分解率指标的关键工艺参数。分解炉与回转窑和悬浮预热器直接相连,设备关联严重,炉内燃烧、传热、分解等过程机理复杂,因此分解炉温度过程存在着非线性、纯滞后、多变量、输入输出约束、不确定干扰等控制难点,传统的控制方法难以达到较好的控制效果。研究分解炉温度过程的预测控制技术对于提高分解炉的温度过程的控制性能,从而提高产品的质量和生产效率具有重要意义。针对以上问题,本文依托国家"863"高技术研究课题,以酒钢集团宏达建材有限公司1500t/d水泥熟料1#新型干法水泥生产线自动化工程为背景,完成水泥生产过程分解炉温度预测控制软件的设计与开发。本文的主要工作包括以下几点：（1）在对分解炉过程控制目标和控制难点分析的基础上,进行了分解炉温度过程预测控制方法的研究。在文献[61]建立的水泥生产分解炉温度过程仿真对象软件上,在选定的工作点进行阶跃测试,建立了以尾煤转速为输入、分解炉温度为输出的分解炉温度过程阶跃响应模型。基于DMC预测控制方法,分别设计了无约束和带输入约束分解炉温度预测控制器,并在工作点处进行了设定值跟踪和干扰抑制仿真实验研究,研究结果表明,上述控制方法具有较好的控制性能。（2）在提出上述控制方法的基础上,完成分解炉温度预测控制软件的设计与开发。分解炉温度预测控制软件主要包括用户管理、通讯配置、控制器组态、过程监控、控制器离线仿真、历史数据管理六个功能模块。软件可以完成用户管理,与工业现场的S7-400PLC控制系统进行数据交互通讯,根据导入的阶跃响应模型、控制变量、被控变量、干扰变量以及控制器的组态参数,自动生成DMC预测控制器,过程数据和趋势的实时显示以及变量报警,根据阶跃响应模型建立仿真对象模型,完成控制器的离线仿真调试,历史数据的归档和调用。基于Windows平台,利用Visual Basic6.0、ProEssential v2.1、. Access2000完成了预测控制软件各个模块功能和人机交互界面的开发。（3）对预测控制软件进行功能测试。利用西门子过程控制系统的WinCC （Windows Control Center）变量仿真器WinCC Tag Simulator完成了预测控制软件的通讯功能测试,利用仿真对象模型完成了控制器组态测试、历史数据归档测试和控制器的离线仿真调试。测试结果表明,分解炉温度预测控制软件达到了设计要求,具有工业应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 水泥分解炉建模与控制的研究应用现状
  • 1.2.1 水泥分解炉过程建模研究现状
  • 1.2.2 水泥分解炉控制研究现状
  • 1.3 预测控制软件的研究与应用现状
  • 1.4 本文主要工作
  • 第2章 水泥熟料生产工艺过程描述
  • 2.1 水泥熟料生产工艺过程描述
  • 2.2 水泥熟料生产质量指标、能耗指标影响因素分析
  • 2.2.1 水泥熟料生产质量指标影响因素分析
  • 2.2.2 水泥熟料生产能耗指标影响因素分析
  • 2.3 水泥分解炉的控制目标与控制难点
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 分解炉温度预测控制方法
  • 3.1 预测控制基本原理概述
  • 3.2 基于DMC的分解炉温度预测控制器的设计
  • 3.2.1 分解炉温度过程阶跃响应模型的建立
  • 3.2.2 无约束分解炉温度DMC预测控制器的设计
  • 3.2.3 考虑输入约束的分解炉温度DMC预测控制器的设计
  • 3.3 仿真研究与分析
  • 3.3.1 分解炉温度预测控制器的参数的整定
  • 3.3.2 预测控制器的干扰抑制实验
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 分解炉温度预测控制软件的设计与开发
  • 4.1 分解炉过程控制系统的结构与功能
  • 4.1.1 分解炉过程控制系统的结构
  • 4.1.2 分解炉过程控制系统的功能
  • 4.2 分解炉温度预测控制软件的结构与功能设计
  • 4.2.1 分解炉温度预测控制软件的需求分析与开发环境
  • 4.2.2 分解炉温度预测控制软件的总体功能与结构设计
  • 4.2.3 分解炉温度预测控制软件的功能模块设计
  • 4.2.4 分解炉温度预测控制软件人机界面的设计
  • 4.3 分解炉温度预测控制软开发
  • 4.3.1 功能模块的开发
  • 4.3.2 人机界面的开发
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 分解炉温度预测控制软件功能测试
  • 5.1 模块功能测试
  • 5.1.1 通讯功能的测试
  • 5.1.2 算法组态运行功能的测试
  • 5.1.4 离线仿真调试功能的测试
  • 5.2 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间的主要工作

    • 相关论文文献

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