自循环锅炉控制的设计与实施

论文摘要

锅炉是化工及其它工业生产企业中十分重要的设备之一。它是一个能量转换的设备，可以为工业生产提供所需要的能量。随着现代社会经济与工业的飞速发展，人们对工业自动化的需求越来越高，并且节能减排与合理利用资源也成为了对锅炉性能好坏的重要衡量指标之一。自循环锅炉运行流程中所触及的环节与装置较多，整体过程不仅具有多样性和复杂性等特点，而且还具有非线性、大时滞等特性,所以运用常规的PID控制并不能达到很好的效果。本文利用行列式比进行过热蒸汽出口压力模型阶次的估计，并用递推最小二乘法对模型进行辨识与验证，再构造专家PID控制器，达到优化控制器输出的作用，最后通过Matlab仿真以及PCS7控制系统的实际实施，从而实现对被控对象的控制，实验结果表明专家PID控制算法具备良好的控制效果。本文中介绍了PCS7控制平台，其中主要包括系统硬件结构与软件结构两大部分。为了实现控制系统的设计，需要在CFC、SFC、SCL模块中实现对被控对象的常规PID控制、顺序控制和专家PID控制以及完成安全仪表系统的设计；利用组态软件WINCC完成了人机界面的设计，其中包括：操作员画面组态，报警系统和归档系统的设计，完成对自循环锅炉的实时监控和管理功能。系统实验表明,控制方案设计合理可行,控制系统运行安全稳定,很好得满足了工艺要求，控制效果良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 自循环锅炉仿真系统的介绍
• 1.2.1 自循环锅炉工艺流程介绍
• 1.2.2 自循环锅炉仪表及操作设备说明
• 1.2.3 自循环锅炉的控制方案设计要求
• 1.2.4 自循环锅炉对象特性分析
• 1.3 先进控制的发展现状与选择
• 1.4 控制工具的选择
• 1.5 本课题的主要内容
• 第二章 自循环锅炉控制方案的设计
• 2.1 基础控制系统设计（BPCS）
• 2.1.1 除氧器液位控制方案
• 2.1.2 除氧器压力控制方案
• 2.1.3 汽包液位控制方案
• 2.1.4 过热蒸汽出口压力控制方案
• 2.1.5 烟气含氧量控制方案
• 2.1.6 炉膛压力控制方案
• 2.1.7 过热蒸汽出口温度控制方案
• 2.1.8 基础过程控制设计回路信息汇总
• 2.2 安全相关系统（SRS）
• 2.2.1 锅炉安全分析
• 2.2.2 锅炉安全仪表系统
• 2.3 顺序控制方案
• 2.3.1 开车顺序控制
• 2.3.2 停车顺序控制
• 第三章 自循环锅炉控制系统的实施
• 3.1 PCS7 控制系统概述
• 3.2 控制系统的硬件设计
• 3.2.1 系统硬件的选择
• 3.2.2 系统硬件的配置
• 3.3 控制系统的软件设计
• 3.3.1 基础过程控制系统
• 3.3.2 安全相关系统
• 3.3.3 顺序控制系统
• 3.3.3.1 开车顺序控制
• 3.3.3.2 停车顺序控制
• 3.3.4 人机界面（OS 站）的设计
• 3.4 自循环锅炉控制系统的实施
• 3.4.1 控制系统的运行
• 3.4.2 自循环锅炉控制效果分析
• 第四章 专家PID控制的设计与实施
• 4.1 专家控制器的设计原则
• 4.2 专家PID控制器的原理
• 4.3 过热蒸汽出口压力模型的辨识
• 4.3.1 模型阶次的辨识算法
• 4.3.2 递推最小二乘法
• 4.3.3 模型的辨识
• 4.4 专家PID控制器的实施与调试
• 4.4.1 专家PID控制的 Matlab 仿真
• 4.4.2 SCL 程序的编译与调试
• 4.4.3 专家PID控制器的实现
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书