论文题目: DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨
论文类型: 硕士论文
论文专业: 系统工程
作者: 廖芳芳
导师: 肖建
关键词: 系统设计与组态,控制算法,参数整定,先进控制,神经网络,自整定
文献来源: 西南交通大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着生产过程的自动化,DCS已越来越广泛应用于各工业领域,并将会成为工业控制系统应用的主流。而DCS是一个庞大、复杂的系统工程,作者根据自己对DCS的开发与应用经验,将对DCS的研究化分为DCS结构和DCS组态两大部分,而DCS的结构又可细分为现场控制站和DCS通讯网络两个层次;将DCS的组态细分系统网络组态、系统设备组态、操作画面组态和控制策略组态四个方面。控制算法及其参数整定是DCS核心,论文中分别对单回路控制、串级控制、比值控制、选择控制、前馈控制等进行了较为深入的研究。 西南石油川中油汽公司50万m~3/d天然气净化厂DCS系统的技术改造项目和乐山和邦集团8万吨/年合成氨和20万吨/年联碱新建厂DCS项目是作者亲自参与开发和设计的两个中、大型DCS项目。作者根据两个厂的不同的工艺流程和控制规模,在充分考虑系统安全性与可靠性的基础上分别选用了Foxboro公司的I/A’S系统和Honeywell公司的EPKS系统。论文中对两套系统的选型和各自的特点等进行了详细的分析与比较,并对两套系统进行合理的系统设计、可靠设计和控制回路设计等。目前两套系统均已投入生产,系统运行情况良好,也充分证明了作者对两套系统的DCS系统选型、DCS系统配置和DCS系统设计的正确性和可靠性。 在工业生产过程中DCS系统对具有强耦合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特征的被控对象控制效果并不理想,究其原因,主要是DCS中主要以PID控制为主,基于此作者将先进控制技术引入DCS中,并提出了一种基于BP神经网络的PID自整定算法,通过Matlab仿真与传统PID相比较,其效果明显优于传统PID控制。不失为一种新的先进控制算法,有在DCS中推广的可行性。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 DCS发展现状
1.2 先进控制技术在DCS中应用研究现状
1.3 论文的选题背景
1.4 论文的主要工作
第二章 DCS系统结构与组态
2.1 引言
2.2 现场控制站
2.2.1 机柜
2.2.2 电源
2.2.3 输入／输出通道
2.2.4 主控单元
2.3 DCS系统通讯网络
2.4 DCS系统组态
2.4.1 系统网络组态
2.4.2 系统设备组态
2.4.3 操作画面组态
2.4.4 控制策略组态
2.5 小结
第三章 DCS系统控制算法及其参数整定
3.1 引言
3.2 单回路控制系统
3.3 串级控制系统
3.3.1 串级控制系统基本原理
3.3.2 串级控制系统的设计
3.4 比值控制系统
3.5 选择控制系统
3.6 前馈控制系统
3.7 DCS系统控制算法参数整定
3.7.1 经验整定法
3.7.2 临界比例度法
3.7.3 衰减曲线法
3.8 小结
第四章 西南石油川中天然气净化厂DCS系统设计
4.1 项目概述
4.2 系统选型
4.2.1 I／A’S系统及其结构
4.2.2 I／A’S系统的特点
4.3 系统配置
4.3.1 控制处理器CP60系列
4.3.2 工程师站AW7001
4.3.3 操作站WP7002／WP7003
4.3.4 现场总线通讯组件FCM10E
4.3.5 现场总线组件FBM
4.4 控制系统设计
4.4.1 系统规模与系统测点
4.4.2 系统可靠性设计
4.4.3 系统主要控制回路设计
4.5 小结
第五章 乐山和邦集团合成氨联碱装置DCS系统设计
5.1 引言
5.2 项目生产装置和工艺介绍
5.3 系统选型
5.3.1 PKS系统简介
5.3.2 PKS系统主要组成部分
5.3.3 PKS系统的特性
5.4 系统配置
5.5 控制系统设计
5.5.1 控制规模
5.5.2 电源柜设计
5.5.3 控制方案设计及实现
5.6 小结
第六章 先进控制技术在DCS中的应用
6.1 DCS与先进控制理论的结合——基于先进控制技术的DCS系统
6.1.1 先进控制技术
6.1.2 先进控制的特点
6.1.3 先进控制算法的分类
6.2 基于BP神经网络的先进控制技术的研究
6.2.1 传统PID控制及其结构
6.2.2 BP神经网络
6.2.3 基于BP神经网络PID参数自整定
6.3 仿真试验
6.4 小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录1 脱硫单元原理流程图及物流图
附录2 回收单元原理流程图及物流图
附录3 CP60所有功能块的类型
附录4 合成氨装置部分单元的工艺流程图
附录5 联碱装置部分单元的工艺流程图
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
发布时间: 2005-08-16
参考文献
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