流化床干燥器仿真系统的设计与实现

发布时间：2017-10-16 13:23

  本文关键词：流化床干燥器仿真系统的设计与实现

  更多相关文章： 流化床干燥器 PCS7 模型预测控制(MPC) 系统仿真

【摘要】：流化床干燥器又称沸腾干燥器,是化工、食品加工和医药生产等工业生产工艺中的主要设备之一,其作为化工、食品加工和医药生产工艺的关键设备,对它的控制水平的优劣将影响到产品的质量和工厂的经济成本。流化床干燥器是的工作过程很复杂,它是一个很难控制的被控对象,它具有大惯性、非线性、外界扰动因素多等特点,传统的流化床干燥器一般采用的是工业现场常用的PID控制技术,虽然这种控制方法在流化床干燥的工业现场一直在沿用,但是相对于流化床干燥器这些复杂的控制特征,传统PID如果想达到很好的控制效果那将会很难,出口干燥物料的湿度波动范围很大,物料湿度控制很难达到工艺所要求的。所以针对流化床干燥器的滞后比较严重、惯性大的特点和目前的控制状况,为了解决实际生产过程中遇到的这一问题,本文利用系统仿真的方法,开发出了流化床干燥器仿真平台,用于在投入生产前对流化床干燥器在干燥生产方案进行仿真,这个仿真平台并可用于大学生的仿真实验课以供学习。 本文旨在通过建立流化床干燥器的虚拟生产过程的仿真平台,对真实的湿物料干燥过程进行仿真分析,找出优化的控制方案。此外,对于自动化专业的大学生来说,真正能有机会去实际的干燥器现场其实没有那么多的机会,本文的仿真平台模拟了实际的干燥器过程可为大学生提供了解工程实际现场情况一个很好的模型,促进他们对控制的认识。 本文介绍了流化床干燥器的工艺过程、系统数学仿真模型的建立和先进控制方法的设计,总结了流化床干燥器的控制现状,阐述了流化床干燥器的过程控制系统,并深入研究了基于SIEMENS PCS7平台进行系统仿真开发的技术方法和实现过程。并针对该仿真系统做以下几个方面的研究： 第一,针对流化床干燥器工艺,本文对于机理比较简单的过程对象和真个流化床干燥器干燥过程的对象,都是采用的机理建模法,建立他们的数学仿真模型,还采用PCS7自带的Configure MPC工具,优化了MPC控制参数。 第二,根据工艺系统的控制要求,设计合适的优化控制策略,并建立友好的操作监控界面,实现模型机与控制的数据通讯,完成仿真系统的建立。 第三,通过本系统,我系统的学习了PCS7V8.0软件,并且学习PCS7中的模块库中的各种功能模块和他们的使用方法,对PCS7有了更深一步的了解,并了解了在PCS7系统中创建‘个新的工程项目的方法和具体的步骤。
【关键词】：流化床干燥器 PCS7 模型预测控制(MPC) 系统仿真
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 选题背景及研究意义8-9
• 1.2 课题研究现状9-11
• 1.2.1 流化床干燥器技术的发展现状9-10
• 1.2.2 仿真技术的研究现状10-11
• 1.3 本课题研究内容11-12
• 2 流化床干燥器系统的工艺流程及控制要求12-17
• 2.1 流化床干燥器的分类12-13
• 2.2 流化床干燥器工艺流程13-14
• 2.3 流化床干燥器主要控制系统及设备选型14-15
• 2.3.1 给料单元14
• 2.3.2 换热单元14
• 2.3.3 空气输送单元14-15
• 2.3.4 物料输出单元15
• 2.4 流化床干燥器的控制要求15-17
• 3 流化床干燥器系统数学仿真模型的建立17-24
• 3.1 建模的一般步骤17-18
• 3.2 建立系统整体数学仿真模型概况18-19
• 3.3 系统各个子单元建模19-20
• 3.3.1 进料口物料流量数学仿真模型19
• 3.3.2 换热介质流量数学仿真模型19-20
• 3.3.3 热空气流量数学仿真模型20
• 3.4 流化床干燥器系统模型的建立20-24
• 3.4.1 质量平衡方程21-22
• 3.4.2 能量守恒方程22-23
• 3.4.3 流化床干燥器仿真数学模型的确立23-24
• 4 流化床干燥器系统先进控制方案的设计24-30
• 4.1 流化床干燥器优化控制方案的设计24-25
• 4.2 模型预测控制概述25-27
• 4.2.1 模型预测控制的基本原理(MPC)25-26
• 4.2.2 预测模型26
• 4.2.3 滚动优化26
• 4.2.4 反馈校正26-27
• 4.3 系统各单元回路控制策略设计27-28
• 4.3.1 进料口湿物料流量控制单元27
• 4.3.2 换热介质流量控制单元27-28
• 4.3.3 输送空气流量控制单元28
• 4.4 系统总体控制方案设计28-30
• 5 基于PCS7的流化床干燥器仿真平台的设计和实现30-50
• 5.1 仿真平台设计指导思想30
• 5.2 PCS7在仿真平台上的应用30-33
• 5.2.1 PCS7软件系统介绍30-32
• 5.2.2 PCS7平台下仿真系统的特点32-33
• 5.3 流化床干燥器仿真系统在PCS7平台上的实现33-37
• 5.3.1 仿真平台的技术路线33-34
• 5.3.2 PCS7软件平台总计描述34-35
• 5.3.3 建立CFC功能图35-36
• 5.3.4 建立SFC功能图36
• 5.3.5 WINCC组态画面的建立36-37
• 5.4 仿真系统平台PID及MPC控制模块参数优化整定37-50
• 5.4.1 回路中PID控制模块参数优化整定37-44
• 5.4.2 基于PCS7仿真平台的模型预测控制实现44-50
• 6 仿真实验及分析50-57
• 6.1 仿真系统全自动运行50-51
• 6.2 系统主要参数分析及过程参数优化实验51-57
• 6.2.1 系统主要参数分析51-54
• 6.2.2 过程参数优化控制实验54-57
• 7 结论与展望57-59
• 7.1 结论57
• 7.2 展望57-59
• 参考文献59-61
• 附录61-63
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 陈箐清;吕慧侠;周建平;;流化床干燥设备进展的研究[J];机电信息;2009年08期

2 董立新;陈程;吴海平;高杰;凌志浩;顾幸生;;带搅拌釜式反应器的先进控制系统[J];石油化工自动化;2008年05期

3 刘云,周海涛;基于PC的自动化控制[J];微计算机信息;2002年09期

4 高延英;纪彬;白广利;;基于模型预测控制在温度控制中的应用[J];自动化技术与应用;2011年06期

5 邢黎明;赵争胜;;流化床干燥器的热能利用分析及节能措施[J];中国中药杂志;2012年13期

，

本文编号：1042911