氧化铝赤泥分离洗涤过程计算机控制系统设计与开发

论文摘要

氧化铝是电解铝生产的主要原料,而在氧化铝生产过程中,赤泥分离洗涤过程是一道必不可少的工序。赤泥的分离和洗涤可减少氧化铝流失,减少铝资源的浪费。对赤泥分离和洗涤过程的合理设计与控制能够有效地提高生产效率。然而该过程具有设备之间关联复杂,关键工艺参数关联耦合严重,工况条件变化大等控制难题。因此,采用先进的控制技术实现其自动控制具有重要意义。本文依托国家“863”高技术研究课题,开展了对氧化铝赤泥分离洗涤过程控制系统的研究,并以山西氧化铝厂赤泥分离洗涤过程计算机控制系统设计与开发项目为背景,进行了氧化铝赤泥分离洗涤生产过程控制策略的研究以及计算机控制系统的设计与开发,并应用于现场。本文主要内容归纳如下:(1)通过对实际生产过程中的问题和控制难点分析,研究了氧化铝赤泥分离洗涤过程的控制策略,包括过程回路控制、设备联锁逻辑控制。过程回路控制包括分离沉降槽控制、洗涤沉降槽控制、热水槽温度控制。对分离沉降过程进行分析提出PID控制器与协调控制相结合的控制策略,并模拟现场实际模型对控制器参数进行整定和分离沉降槽控制系统仿真。设备联锁逻辑控制主要包括设备的启停、联锁关系。(2)结合赤泥分离洗涤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氧化铝生产赤泥分离洗涤过程计算机控制系统结构,进行了系统的功能设计与硬件设计。该系统具体物理实现框架由以太网、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)将提出的系统应用到山西氧化铝厂赤泥分离洗涤生产过程,设计和开发了山西氧化铝厂赤泥分离洗涤生产过程计算机控制系统,并正在山西铝厂赤泥分离洗涤过程中进行工程实施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 复杂工业过程先进控制技术的发展与现状
• 1.3 浓密机控制的发展现状及存在的问题
• 1.3.1 浓密机控制的发展现状
• 1.3.2 浓密机控制存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 氧化铝赤泥分离洗涤过程描述
• 2.1 氧化铝生产工艺概述
• 2.2 氧化铝赤泥分离洗涤过程描述
• 2.2.1 氧化铝赤泥分离过程描述
• 2.2.2 氧化铝赤泥洗涤过程描述
• 2.3 影响赤泥分离的因素
• 2.4 控制难点分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 氧化铝赤泥分离洗涤过程控制策略
• 3.1 氧化铝赤泥分离洗涤过程控制策略
• 3.1.1 赤泥分离沉降槽控制策略
• 3.1.2 赤泥洗涤沉降槽控制策略
• 3.1.3 洗涤过程热水槽温度控制策略
• 3.1.4 逻辑控制
• 3.2 控制器参数整定与系统仿真实验
• 3.2.1 对象模型的假设
• 3.2.2 控制器参数整定
• 3.3 本章小结
• 第4章 氧化铝赤泥分离洗涤过程计算机控制系统设计
• 4.1 计算机控制系统的体系结构设计
• 4.2 计算机控制系统硬件平台
• 4.2.1 系统网络结构
• 4.2.2 系统硬件介绍
• 4.3 计算机控制系统软件平台
• 4.4 计算机控制系统的软件功能设计
• 4.4.1 控制功能设计
• 4.4.2 监控功能的设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 氧化铝赤泥分离洗涤过程计算机控制系统开发
• 5.1 工程背景介绍
• 5.2 赤泥分离洗涤过程控制系统的开发
• 5.2.1 硬件系统的实现
• 5.2.2 软件系统的开发与实现
• 5.3 本章小结
• 第6章 工作总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 参加的科研项目