论文摘要
换热站是整个供暖环节的核心,换热站的稳定、可靠的运行是保证工厂冬季正常生产重要条件,设计和开发自动控制换热系统有很重要意义。本文以汽-水换热过程为研究对象,在国家科技支撑计划“选矿过程全流程先进控制技术”（2012BAF19G01）和重大自动化工程“酒泉钢铁集团公司新建400万吨铁选厂综合自动化系统”的支持下,进行换热站计算机控制系统设计并开发。换热站控制系统的控制目标是保证二次网供水总管温度稳定在设定值,以保证供热质量。然而换热系统不仅具有纯滞后、大惯性、参数时变等特点,而且换热过程状态参数之间相互干扰,传统的单回路控制难以快速地消除干扰并维持控制温度稳定。针对以上问题,本文主要工作内容如下：1.提出基于串级控制和前馈-反馈控制的汽水换热过程控制策略。汽水换热控制系统最终目的是保证供水温度和供水压力稳定。由于蒸汽压力波动对蒸汽流量存在干扰且换热过程具有多变量、大惯性等特点,因此对供水温度采用串级控制；补水压力对供水压力控制存在干扰,因此对供水压力采用前馈-反馈控制：建立换热过程数学模型,最后通过仿真验证控制策略的可行性。2.设计汽水换热过程计算机控制系统。分为硬件设计和软件设计。硬件设计主要针对换热过程中所需温度、压力检测仪表及执行机构进行选型,同时设计系统网络结构、换热站内PLC柜、工程师站等。软件设计主要进行上位机监控功能设计包括状态监控设计、故障报警设计和历史趋势设计等；下位机控制功能设计,包括设备启停控制设计、回路控制设计和联锁控制设计等；最后对通讯功能进行设计。3.汽水换热过程计算机控制系统软件开发。主要针对控制系统状态监视功能、故障报警功能和历史趋势等功能,通过RSview32软件,进行上位机监控软件系统开发；针对设备启停控制功能、回路控制功能和联锁控制等功能,通过RSlogix5000软件,进行下位机控制操作功能软件的开发。最后对通讯软件进行配置。4.汽水换热过程计算机控制系统功能验证。以实际工程为背景,通过实际控制系统运行结果,对计算机控制系统进行监控管理功能和设备操作功能的验证。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 论文研究的背景及意义1.2 国内外换热系统控制方法发展现状1.3 工业过程中计算机控制技术发展现状1.3.1 PLC控制系统1.3.2 集散控制系统DCS1.3.3 现场总线控制系统FCS1.4 本文主要内容第2章 汽水换热过程描述与需求分析2.1 汽水换热过程描述2.1.1 汽水换热过程工艺描述2.1.2 汽水换热过程相关设备描述2.1.3 汽水换热过程仪表与执行机构配置2.2 换热过程控制系统需求分析2.3 换热过程影响因素分析2.4 本章小结第3章 汽水换热过程控制策略3.1 换热过程模型分析3.1.1 系统组成3.1.2 换热器数学模型3.1.3 补水泵数学模型3.1.4 蒸汽流量调节过程数学模型3.1.5 供水压力调节过程数学模型3.2 换热过程控制策略3.2.1 控制系统方案选取3.2.2 二次网供水总管出口温度串级控制过程3.2.3 补水压力控制回路3.2.4 二次网供水压力回路控制3.3 汽水换热过程仿真研究3.3.1 二次网供水温度串级控制仿真3.3.2 供水压力前馈-反馈控制仿真3.4 本章小结第4章 汽水换热过程计算机控制系统设计4.1 汽水换热过程仪表及执行机构选型4.1.1 温度检测仪表4.1.2 流量检测仪表4.1.3 液位检测仪表4.1.4 压力检测仪表4.1.5 执行机构4.2 汽水换热过程控制系统硬件设计4.2.1 控制系统PLC硬件平台介绍4.2.2 控制系统网络结构4.2.3 控制站硬件设计4.3 汽水换热过程软件设计4.3.1 控制系统软件平台介绍4.3.2 计算机监控软件设计4.3.3 计算机控制操作功能设计4.3.4 系统管理软件设计4.4 本章小结第5章 汽水换热过程计算机控制系统开发5.1 控制系统下位机PLC软件开发5.2 控制系统上位机监控软件开发5.2.1 生产运行管理功能开发5.2.2 系统管理功能开发5.3 通讯软件配置5.4 本章小结第6章 汽水换热计算机控制系统工业应用6.1 工程背景6.2 控制系统功能验证6.2.1 计算机监视功能验证6.2.2 计算机控制操作功能验证6.3 本章小结第7章 结论与展望参考文献致谢攻读硕士期间的主要工作
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