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基于模糊控制的乙炔生产过程控制系统的设计

作　者: 葛开虎
导　师: 侍洪波；尹磊
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 乙炔过程模糊-PID复合控制 PCS7 裂解气温度
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 34次
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内容摘要

乙炔用途广泛,生产方法也很多,从电石乙炔法到烃类裂解法,再到现在的煤直接制取乙炔法,但是这些生产方法都受到了生产原料的限制。本项目的乙炔装置就是充分利用了青海省的天然气资源优势,将模糊-PID复合控制用于乙炔生产过程控制中,提升了乙炔生产过程的自动化水平,增加了乙炔的生产效率。本文首先简要介绍了部分氧化制法制乙炔的生产工艺,结合乙炔生产过程控制系统的设计要求,基于西门子PCS7,从控制系统的软硬件组态、网络配置、控制回路算法设计以及过程控制仪表选型等方面进行了研究。本文以裂解炉子控制系统为例,在分析裂解炉子控制系统的主要控制参数调节设计的基础上,以裂解炉出口气体裂解气的温度控制为研究对象,提出了模糊-PID复合控制方法,经过MATAB仿真试验后,基于PCS7软件平台,采用结构化编程语言实现了模糊控制功能块,并用CFC成功的实现了模糊-PID控制功能,最后在PCS7的仿真系统PLC-SIM中进行了仿真研究基础上,用于实际过程控制对象。MATLAB上仿真结果显示,模糊-PID复合控制对响应时间与超调量的控制明显优于常规的PID控制。在实际运行中,与常规PID控制相比,模糊-PID复合控制对裂解气温度的控制效果更好,而裂解气温度是乙炔产率的一个重要指标,也就达到了提高乙炔产率的目的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外相关技术研究现状  10-12
    1.2.1 集散控制系统的发展现状  10-11
    1.2.2 模糊-PID控制的应用发展状况  11-12
  1.3 研究的主要内容  12-14
第2章乙炔生产线控制系统设计要求  14-19
  2.1 乙炔生产概况  14-15
  2.2 部分氧化裂解法乙炔生产工艺  15-17
  2.3 现代乙炔生产线控制系统的特点  17-18
  2.4 乙炔生产线控制系统设计要求  18
  2.5 本章小结  18-19
第3章 DCS系统硬件设计  19-27
  3.1 生产管理层硬件设计  19-20
  3.2 现场控制层硬件设计  20-25
    3.2.1 现场控制站  20-21
    3.2.2 远程I/O站  21
    3.2.3 仪表选型  21-25
  3.3 系统的网络配置  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第4章 DCS系统软件设计  27-31
  4.1 系统软件配置  27
  4.2 系统的软件设计  27-30
  4.3 本章小结  30-31
第5章部分氧化子系统控制方案设计  31-39
  5.1 系统的主要控制参数  31-32
  5.2 预热炉控制系统  32-34
    5.2.1 出口温度控制和燃料与空气的比值控制系统  32-33
    5.2.2 烟气中含氧量的控制系统  33
    5.2.3 炉膛负压控制与安全控制系统  33-34
  5.3 裂解炉控制系统  34-38
    5.3.1 反应温度与天然气氧气的比值控制系统  35-36
    5.3.2 裂解气温度控制系统  36-37
    5.3.3 裂解炉设备安全的控制系统  37-38
  5.4 本章小结  38-39
第6章模糊-PID控制器的设计、仿真与应用  39-54
  6.1 模糊控制系统的基本原理与设计  39-42
  6.2 模糊-PID复合控制的设计与仿真  42-50
    6.2.1 模糊-PID复合控制的概述  42-43
    6.2.2 模糊-PID复合控制器的设计与仿真  43-50
  6.3 基于西门子PCS7的模糊-PID复合控制的实现  50-52
  6.4 本章小结  52-54
第7章总结与展望  54-56
  7.1 全文总结  54
  7.2 前景展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59

基于模糊控制的乙炔生产过程控制系统的设计

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