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1、导生炉自动控制系统 的设计与开发 导生炉自动控制系统 的设计与开发 日 期： 2006.11 日 期： 2006.11 1导生炉自动控制系统 的设计与开发 摘 要 导生炉自动控制系统 的设计与开发 摘 要 导生炉是聚酯生产工艺中不可缺少的重要辅助设备， 对其中的蒸汽压力、闪蒸罐液位和燃烧效率进行控制，是实现导生炉的高效率稳定运行的基本。本文以海南某项目的燃气导生炉为背景，讨论了整个系统的智能控制方案及其具体的实现方法。 论文首先介绍了整个系统的工艺流程以及传统的控制方案。 导生炉控制系统是一个复杂的多变量系统， 各个变量之间互相耦合且有较大控制延时，传统的PID控制难以获得满意的控制效果。为了
2、改善各变量的PID控制，我们引入智能控制的一个分支模糊控制技术，把它运用到导生炉控制系统中去，从而有效地弥补了单纯PID控制的不足。 在对系统所采用的模糊控制方法进行详尽分析描述的基础上， 论文着重阐述了整个导生炉系统的硬件组成和软件设计。 导生炉控制系统由三个部分组成，分别对蒸汽压力、闪蒸罐液位和燃烧效率进行控制，以实现导生炉的高效率稳定运行。蒸汽压力控制采用模糊-PID双模控制器进行控制，在保证控制精度的同时，又提高了系统的鲁棒2特性和响应时间。燃烧最优控制是根据燃气量，调节进风量，使燃气充分燃烧。本文以热量负荷信号为指标，把最佳负荷曲线输入燃烧管理器，在自动燃烧状态，燃烧管理器根据负荷曲
3、线，自动调节燃气和空气的阀门开度保证燃气的最佳燃烧。 系统采用另外一个调节器来调节闪蒸罐的液位，以保证系统安全平稳地运行。本文还利用触摸屏和组态软件绘制了导生炉系统现场工况图及监控画面。 基于本文所阐述的原理和方法构建的控制系统经过实践证明具有良好的性能、安全、可靠，因此具有良好的实践应用价值。 关键词关键词：导生炉，PID控制，模糊控制，PID-模糊双模控制，PLC 3THE RESEARCH AND DESIGN ON THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE DOWTHERM BURNER ABSTRACT THE RESEARCH AND DESIGN O
4、N THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE DOWTHERM BURNER ABSTRACT The Dowtherm burner is one of the important equipments in the polyester process. This thesis mainly discusses the control principle of the whole system，including the hardware and software design with the background of one project in Hain
5、an. The thesis discusses first the main process of the system and the traditional control strategy. But the dowtherm boiler is a big lag-time and big inertial system with multi-non-liner variables. It is very difficult to obtain ideal control quality with the traditional control methods, such as sim
6、ple PID controller, especially to solve online automatic adjustment problem. So we introduce the fuzzy control, a branch of intelligent control ,into the dowtherm boiler control system 4to make up the disadvantage of the PID control. The thesis describes in detail the hardware and software design of
7、 the whole control system. The control system consists with 3 parts: the level control system 、the load control system and the firing control system. It applies the fuzzy and PID two method in the load control system to guarantee the accuracy of the system, and increase the response speed at the sam
8、e time. The firing system is to regulate the air quantity depending on the quantity of the nature gas to make it burning fully with the help of the fire-management-system(FMS).At first, we inputs the best firing curve according to the load, then the FMS will control action of the air valve and the g
9、as valve to let gas fully burning automatically. We use another regulator to control the level of the flash tank to ensure the safety of the system. We also draws the process based on the touch panel with the configure software. At last, it draws a conclusion of the system, and figure out the advant
10、ages and disadvantages of the system. Keywords:Keywords: the dowtherm boiler， PID control， fuzzy control， PID-fuzzy control， PLC hardware and software 5目 录 目 录 第一章 绪论 （9） 第一章 绪论 （9） 1.1 导生炉控制研究的背景和意义（9） 1.2 国内外蒸汽锅炉控制的研究状况及其发展（9） 1.2.1 锅炉控制策略的发展（9） 1.2.2蒸汽锅炉控制系统的发展 （10） 1.3 系统要求达到的设计指标（11） 第二章 导生炉系统工
11、艺及控制系统介绍 （12） 第二章 导生炉系统工艺及控制系统介绍 （12） 2 1 导生炉工艺过程概述 （12） 2 2 导生炉闪蒸罐液位控制系统 （13） 2 2 1 导生炉液位控制系统简介 （13） 222 闪蒸罐液位的动态特性 （13） 223 闪蒸罐液位控制系统结构与算法设计（15） 23 导生炉燃烧控制系统（20） 231 导生炉燃烧系统控制对象的特性（20） 232 氧含量的控制原理与控制方法（23） 第三章 模糊控制原理及设计方法 （25） 第三章 模糊控制原理及设计方法 （25） 31 模糊控制概述 （25） 32 基本模糊控制器的设计 （25） 321 模糊控制系统的组成 （
12、25） 322 模糊控制的基本原理 （26） 323 基本模糊控制器的设计 （27） 33 一种模糊数模型建模新方法 （32）第四章 模糊-PID 复合结构模糊控制器 （34）第四章 模糊-PID 复合结构模糊控制器 （34） 41 模糊-PID 复合结构模糊控制器介绍 （34） 42 模糊-PID 双模控制器及其设计 （34） 421 PID 控制器的设计(35） 422 模糊控制器的设计(36) 第五章 控制系统的硬件与软件设计 （40） 第五章 控制系统的硬件与软件设计 （40） 5 1 现场仪表 （40） 511 液位测量 （40） 512 循环导生流量测量 （41） 513 火焰检测
13、器 （42） 514 温度测量 （43） 515 氧含量测量 （43） 65 2 控制器及硬件构成 （43） 521 可编程控制器的主要特点 （44） 522 S7-300 主要性能（44） 523 系统 PLC 的具体配置 （45） 53 PLC 软件设计 （47） 531控制软件程序框图（47） 532闪蒸罐出口压力调节软件设计框图（47） 54 燃烧管理器（FMS）及其组态 （49） 541燃烧管理器（FMS）简介 （50） 542 FMS 的组态 （51） 5421 FMS 的点火时序控制 （51） 5422 天然气管路泄漏检测 （51） 5423 FMS 燃烧控制 （52） 55 闪蒸罐液位调节器 （53） 56 操作界面设计 （54） 57 系统的运行状况
