氧化锑生产智能控制系统的研究与实现

论文摘要

氧化锑(三氧化二锑)又名锑白,是一种高附加值的阻燃新材料,其主要生产装置是锑白炉,锑白炉最主要的控制参数是炉温。由于生产高纯度、超细颗粒、高白度的氧化锑需要对锑白炉熔锑液位和炉膛温度等进行精确控制。而迄今为止,国内氧化锑生产过程的控制技术仍较落后,无法满足高端氧化锑生产要求,因此改造国内现有的锑白炉控制系统有重大的现实意义。本文通过对广西华锑科技有限公司锑白炉实际技改项目的深入分析,在控制系统选择,参数整定,最优反应条件,控制系统硬件设计及人机界面设计等五个方面进行了探讨。对控制系统中常见的单回路和串级控制系统进行了仿真研究,发现串级控制系统可有效改善被控对象的动态特性,提高系统抗一次干扰和二次干扰的能力,对副回路参数变化有一定的自适应控制能力。对工业过程控制中应用广泛的PID控制器参数的多种整定方法,进行了比较和研究。锑白炉化学反应控制是实现锑白炉炉温优化控制的基础,而化学反应控制的核心是空锑比控制。影响空锑比的因素很多,通过对锑白炉生产过程的分析,可以确定锑锭熔融吸收的热量、高温气态氧化锑与空气带走的热量、炉子的自然状况及生产中的异常情况等四个方面是影响空锑比的主要因素。在上述分析的基础上,本文采用串级控制和变步长自寻优相结合的方案实现了对空锑比的控制,使得过剩空气系数始终保持在最佳值。最后,使用组态软件(组态王6.53)设计了锑白炉自动控制系统,并为用户提供了良好的人机界面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.3 研究内容及论文构成
• 第二章 设备及工艺流程
• 2.1 氧化锑生产过程简介
• 2.2 锑白炉简介
• 2.3 锑白炉的主要控制模式
• 2.3.1 锑锭进料周期控制
• 2.3.2 吹氧管空气流量控制
• 2.3.3 结晶器高度控制
• 2.4 影响氧化锑白度的主要因素
• 2.5 氧化锑生产控制的重点和难点
• 2.6 本章小结
• 第三章 锑白炉温度控制系统
• 3.1 锑白炉的一般数学模型
• 3.2 串级控制
• 3.2.1 串级控制与单回路控制比较
• 3.2.2 控制器参数的整定
• 3.2.3 串级控制系统的仿真
• 3.3 锑白炉温度控制系统的实现
• 3.3.1 锑白炉温度控制系统概述
• 3.3.2 锑白炉进料、空气流量与温度控制子系统
• 3.3.3 锑白炉熔锑液位与温度控制子系统
• 3.3.4 抽风负压与温度控制子系统
• 3.4 本章小结
• 第四章 氧化锑生产智能控制系统硬件设计
• 4.1 监控系统整体设计
• 4.2 风机控制
• 4.3 锑炉熔锑液位测量装置
• 4.3.1 液位测量装置系统设计原理
• 4.3.2 液位测量装置各模块设计
• 4.3.3 与组态王的通讯实现
• 4.3.4 熔锑液位测量装置软件设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 氧化锑生产智能控制系统软件设计
• 5.1 氧化锑生产智能控制系统组态界面
• 5.2 组态王6.5和MATLAB的通讯
• 5.2.1 MATLAB作为OPC客户端
• 5.2.2 组态王6.5作为OPC服务器
• 5.2.3 MATLAB与组态王6.5的OPC通信程序设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录