間歇反應(yīng)釜溫度控制算法的研究及實現(xiàn).pdf

1、隨著人工勞務(wù)成本增加及自動化技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)化工企業(yè)迎來自動化的春天。許多中小型化工企業(yè)開始引進先進設(shè)備及先進技術(shù)來提高企業(yè)自動化水平，降低員工勞動強度，提高生產(chǎn)效率。間歇反應(yīng)釜作為化工生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備，其溫度控制是過程控制的核心環(huán)節(jié)，溫度控制效果的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文圍繞飛機除冰液間歇反應(yīng)釜溫度控制策略展開應(yīng)用技術(shù)研究，分析溫度控制難點和要點，建立溫度控制數(shù)學(xué)模型，提出一套針對間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的先進控制方案，最

2、終通過西門子S7-400PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。本文的主要研究工作如下：
　　(1)間歇反應(yīng)釜工藝流程及控制要點和難點的分析
　　根據(jù)間歇反應(yīng)釜總體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，對影響反應(yīng)釜溫度控制的主要影響因素進行分析，得出溫度控制這一難點，升溫階段既要保證溫度升速率也要避免溫度超調(diào)和震蕩，但由于熱量傳遞具有滯后特性，所以同時保證升溫速度和系統(tǒng)穩(wěn)定難度較大;恒溫階段由于受到冷卻水進口溫度波動和釜內(nèi)物料非線性放熱等因素影響，使得溫度控制系統(tǒng)

3、精確性和穩(wěn)定性較差，必然嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
　　(2)間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
　　深入了解被控對象內(nèi)在機理，依據(jù)間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的熱量守恒原理，運用機理建模與實驗測試法相結(jié)合的方法分別建立反應(yīng)釜升溫階段和恒溫階段的數(shù)學(xué)模型。
　　(3)間歇反應(yīng)釜溫度控制算法的研究
　　本文分析間歇反應(yīng)釜溫度控制各階段控制難點，分別設(shè)計出合適的控制方案。針對傳統(tǒng)控制方案中不能同時兼顧間歇反應(yīng)釜升溫階段升溫速率和

4、系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，提出基于Smith變結(jié)構(gòu)PID控制的反應(yīng)釜升溫控制方案;針對反應(yīng)釜溫度控制大滯后和非線性的特點，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差和控制精度低的問題，提出基于SDP(Smith-DMC-PID)控制的恒溫控制方案;針對反應(yīng)釜內(nèi)部溫度場嚴重不均勻的問題，設(shè)計二維模糊控制器對間歇反應(yīng)釜攪拌電機進行變頻控制。
　　(4)間歇反應(yīng)釜控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　本文以西門子Step7+WinCC為軟件開發(fā)平臺，構(gòu)建Profibus-DP和Pr

5、ofinet通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合OPC技術(shù)完成Matlab與WinCC通訊，實現(xiàn)控制算法的應(yīng)用，并完成反應(yīng)釜DCS控制系統(tǒng)開發(fā)。
　　本文通過對飛機除冰液間歇反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)工藝分析研究，分別建立間歇反應(yīng)釜升溫階段和恒溫階段的數(shù)學(xué)模型，提出新的控制方案，完成項目硬件選型和軟件設(shè)計，結(jié)合OPC技術(shù)完成Matlab與WinCC通訊，實現(xiàn)控制算法在工程的應(yīng)用，結(jié)果表明控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、控制精度高，對間歇反應(yīng)釜溫度控制及其他領(lǐng)域溫度控制系統(tǒng)具