煤气站控制系统的研究与设计

论文摘要

随着计算机和网络技术的迅速发展,工业自动化过程控制技术的广泛应用,对控制系统提出了更高、更新的要求。本文以云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖分厂的煤气站控制系统为背景,从先进性和稳定性的角度考虑提出了对其自动化改造。本文在系统设计要求的基础上,对煤气站控制系统的方案、煤气炉加煤控制、煤气站出口压力控制、工程设计进行了研究。其中,煤气炉的加煤控制、煤气站出口压力控制及工程设计是本文的研究重点；基于聚类算法的出口压力专家控制是本文的创新点。首先通过对煤气炉工艺原理的深入研究和煤气炉出口温度的分析,提出了BP神经网络预测模型、理论加煤量经验式、加煤修正计算模型相结合的煤气炉加煤控制方案,最终将加煤量转换为加煤时间；然后在改进的聚类算法的基础上,提出了基于专家控制的出口压力控制方案,最终根据采集的数据判断煤气站出口压力控制所处的工作状态,进而来调节进出口阀的开度；最后对系统进行工程设计,包括煤气站的硬件系统设计、控制方案实现设计、通信设计、煤气站的组态设计。通过仿真及现场生产表明,对系统的自动化改造满足了生产工艺的控制要求,稳定了工艺参数煤气炉的出口温度和煤气站的出口压力,提高了煤气的流量和质量,从而改善了煤气站的工况,减轻了工人的劳动强度,为企业创造了良好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文的研究背景及意义
• 1.3 课题国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 论文研究的内容
• 1.5 论文结构安排
• 第二章 煤气站控制系统的方案设计
• 2.1 系统分析
• 2.1.1 控制系统的工艺流程
• 2.1.2 煤气炉的工艺原理
• 2.1.3 影响因素分析
• 2.2 系统的总体结构
• 2.3 子系统
• 2.3.1 主厂房系统
• 2.3.2 风机房系统
• 2.3.3 循环水系统
• 2.4 系统设计要求
• 2.5 系统设计思路
• 2.6 本章小结
• 第三章 煤气炉加煤控制
• 3.1 煤气炉加煤控制方案
• 3.1.1 煤气炉出口温度分析
• 3.1.2 煤气炉加煤控制方案
• 3.2 基于BP神经网络的预测模型
• 3.2.1 BP神经网络结构
• 3.2.2 BP算法
• 3.2.3 煤气炉出口温度预测模型
• 3.3 加煤时间的计算
• 3.3.1 理论加煤量模型
• 3.3.2 加煤修正系数
• 3.3.3 加煤综合计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 煤气站出口压力控制
• 4.1 出口压力控制现状
• 4.2 专家控制原理
• 4.3 聚类算法
• 4.4 基于压力控制状态的专家控制
• 4.4.1 出口压力控制方案
• 4.4.2 基于相关系数的数据筛选
• 4.4.3 聚类算法分析控制状态
• 4.4.4 自动生成控制规则
• 4.5 仿真结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 工程设计
• 5.1 煤气站的硬件系统设计
• 5.1.1 上位的硬件配置
• 5.1.2 下位的硬件配置
• 5.2 控制方案实现设计
• 5.2.1 加煤控制方案实现设计
• 5.2.2 煤气站出口压力控制方案实现设计
• 5.3 上下位通信设计
• 5.3.1 上位机与PLC的连接
• 5.3.2 上位机与PLC的通信
• 5.4 煤气站组态设计
• 5.4.1 组态王概述
• 5.4.2 监控界面的设计与实现
• 5.4.3 组态WEB发布
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 本文展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 驰宏锌锗煤气站加压工段原始数据
• 附录B 攻读学位期间发表论文情况