基于WinCC和OPC的硫酸串酸多变量模型预测控制实现研究

论文摘要

多变量模型预测控制在保证产品质量、提高产品产量、降低生产成本、减少环境污染等方面具有独特的优势,对企业提高经济效益,增强自身的竞争力都有极大的促进作用,已成为自动化领域研究的热点。在铜冶炼过程中,转炉、艾萨炉、电炉会产生大量的烟气,由于烟气中含有大量的SO2,如果直接排放,将会污染环境,而且还浪费了资源。为了保护环境和回收利用烟气中的SO2资源,需要通过烟气制备硫酸工艺过程进行处理,一是可以获得重要的化工原料硫酸;二是可以净化尾气,实现达标排放,达到保护环境的目的。云铜硫酸分厂利用铜冶炼中烟气制备硫酸,其工艺采用稀酸洗涤、半封闭净化、二转二吸流程。由于铜冶炼烟气波动较大,给硫酸生产过程的控制造成一定的难度。本论文针对硫酸生产过程中干吸串酸具有强耦合、大滞后、干扰多的特点,选用应用广泛的预测控制技术中的动态矩阵控制DMC（Dynamic MatrixControl）作为其控制算法。首先在深入分析DMC控制原理以及获得干吸串酸模型的基础上,开发了VC下的串酸过程DMC算法软件并进行了仿真研究,验证了DMC算法具有较好的控制效果;为了更好的将该算法应用于工程实际,结合过程控制领域中另一项新技术——OPC（OLE for Process Control）技术的优势,又开发了基于OPC技术的VC客户端多变量模型预测控制算法模块,并实现了与WinCC6.0应用软件之间的数据通信。论文的研究具有较强的工程背景,所开发的应用软件人机交互友好,具有一定的实用性和推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第二章 硫酸工艺流程概述
• 2.1 硫酸工艺简介
• 2.2 干吸工艺及串酸控制方案
• 2.3 干吸串酸的控制现状
• 2.4 干吸串酸特性分析
• 2.5 基于动态矩阵的串酸多变量预测控制方案
• 第三章 干吸串酸对象模型的获取
• 3.1 工程建模的原理
• 3.2 干吸串酸工艺的多变量模型获取
• 第四章 多变量模型预测控制原理及算法实现
• 4.1 多变量模型预测控制算法动态矩阵控制的原理
• 4.1.1 预测模型
• 4.1.2 滚动优化
• 4.1.3 反馈校正
• 4.2 动态矩阵控制参数的选择
• 4.2.1 预测步程P
• 4.2.2 控制步程M
• 4.2.3 误差加权矩阵Q
• 4.2.4 控制加权矩阵R
• 4.2.5 模型长度N
• 4.3 多变量预测控制算法实现与VC下的仿真研究
• 第五章 干吸串酸多变量模型预测控制工程实现研究
• 5.1 WinCC OPC服务器配置及设计
• 5.1.1 WinCC OPC服务器配置
• 5.1.2 WinCC服务器端设计
• 5.2 基于VC多变量预测控制算法的OPC客户端软件开发
• 5.2.1 VC开发客户端软件的方法
• 5.2.2 VC开发客户端软件实现
• 5.3 服务器端与客户端的通信
• 5.3.1 服务器端与客户端通信实现过程
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要研究工作总结
• 6.2 论文的不足之处与改进
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表论文目录