基于SMPT-1000具有回收工艺的连续过程控制策略及实现
发布时间：2021-01-06 15:39
连续过程控制是工业生产中的关键技术,多应用于化学品、燃料和聚合物的大规模生产上,如聚乙烯醇DCS生产过程、化工厂粗苯区域控制系统等,决定了工业生产的品质、种类和生产能力,有一定的研究价值。大多数连续过程控制复杂、调节参数和扰动因素过多,具有高温、高压、多输入、多输出、强耦合、强非线性等特点,运行状况多变难控。针对传统的连续过程系统忽略物料回收工艺造成的物料浪费、产量偏低的缺点,综合考虑安全、生产优化、节能、环保,本文采用改进的串级-比值控制策略实现物料的回收,运用单神经元自适应PSD算法对闪蒸罐压力进行控制,达到了迅速调节且提高系统产量的目的,基于PCS7和SMPT-1000完成连续过程控制策略的实现和验证。本文在详细介绍工艺过程、控制要求的基础上,使用SDG图方法分析各参数的耦合关系,制定具有回收工艺的改进型串级-比值控制策略,以及全系统8个部分的控制思路,总结PID控制器的正反作用及控制规律,并给出了过程控制系统的控制器设计总表及框图。基于PCS7对控制方案进行CFC组态,采用并行SFC加快控制进程,详细说明回收工艺的参数配置及实施过程。传统PID控制无法自学习整定参数,单神经元和...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连续过程控制工艺流程图
图 2 连续过程控制系统 SDG 模型Fig.2 SDG model of continuous process control system2.2 具有回收工艺的连续过程控制策略A、B、C 进料比直接影响产物浓度的最大值和最终产量，同时考虑到系统的稳态、产量、能耗和安全。因此，设计了改进型串级-比值控制，以实现原料的回收，严格保证物料配比，同时对催化剂 C 流量、反应器液位及温度、闪蒸罐压力及液位、预热器出口流量温度、冷凝罐液位等控制回路进行设计，其中核心算法为 PID。2.2.1 具有回收工艺的液位及原料 A、B 串级-比值控制回路传统的连续过程控制策略中，原料 A 进入系统进行反应，其过量部分经闪蒸罐精馏排出，没有进行回收利用，造成物料浪费，系统产量偏低[4, 29, 36, 38]。为此，从材料回收的角度，设计了具有回收工艺的改进型串级-比值控制策略，在考虑物料比值的同时控制液位，并对于多余的物料进行回收利用，提高能源利用、生成物产量。
图 3 具有回收工艺的混合罐液位及原料 A、B 流量串级-比值控制回路Fig.3 Cascade-ratio control loop for mixed tank liquid level and raw material flow Aand B with recyclingprocess比值控制器由初始状态运行到设定值需要一定时间，此刻流量存在波动，A、B 配比并不是严格的 3:1。为此，加入乘法器和加法器对常规的串级-比值控制进行改进，在具体实施时，分为回收前和回收后两个部分，在未进行物料 A 循环回收前，分别将 OP1置为 1.0、OP2 置为 0.0、FIC1102 设置为手动且输出为定值，以阀门的比值关联严格控制出料从而达到配比。检测到冷凝罐的液位达到设定值，开始回收，循环回收物料 A 流量的加入将打破原有的平衡状态，分别将 OP1 置为 0.0、OP2 置为 1.0，且原料 B 的控制器 FIC1102 置为自动，FV1101 与 FV1102 间的比值控制断开，此时 A 总流量（包含回收部分）的 1/3 作为 FIC1102 的设定值，控制器完成无扰动切换，不仅严格控制配比和混合罐液位，而且实现物料回收。2.2.2 催化剂 C 流量单闭环比值控制回路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PCS7的聚合反应器温度复合控制系统设计[J]. 杨勇,张菁,钱潇潇,尹腾飞,徐鹏飞. 计算机测量与控制. 2018(12)
[2]基于OPC技术的水箱实时监控系统[J]. 李欣,雷菊阳. 自动化仪表. 2018(12)
[3]基于PCS7的工业生产连续过程控制系统的设计与实现[J]. 刘力溥,袁建华,陈庆,史振利,吴涛,冯博才. 工业控制计算机. 2018(07)
[4]连续反应器系统动态分析与控制[J]. 荣盘祥,郭祥迁,孙国兵,张亮,郝钢. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]PCS7控制系统在分布式能源站中的应用[J]. 邱亚鸣,姚峻,胡静,于会群,彭道刚. 浙江电力. 2018(05)
[6]基于SIMATC PCS7的化工反应釜综合控制系统设计[J]. 宋玉琴,李超,程诚,赵洋. 自动化技术与应用. 2018(05)
[7]基于STEP7和WinCC的过程控制仿真实验设计[J]. 盖文东,曲承志,刘杰,张宁,张婧. 实验室科学. 2018(01)
[8]基于模糊单神经元PID控制在煤炭分拣机器人中的应用[J]. 鲍树国. 煤炭技术. 2018(01)
[9]Development of an Internet and Fuzzy Based Control System of Manufacturing Process[J]. Hanane Zermane,Hayet Mouss. International Journal of Automation and Computing. 2017(06)
[10]无模型自适应算法在连续反应釜控制系统中的应用[J]. 张明财,高丙朋,冯琳欢. 化工自动化及仪表. 2017(12)
硕士论文
[1]变增益的单神经元PID控制在制浆造纸过程的研究[D]. 黄亚南.南京林业大学 2017
[2]基于神经元自适应PID的电液伺服加载控制系统研究[D]. 冉巍.吉林大学 2017
[3]基于SIMATIC PCS7废有机溶剂回收控制系统设计[D]. 陈安钢.东华大学 2016
[4]基于神经网络PID可重构机械臂运动控制方法研究[D]. 于园园.哈尔滨工程大学 2016
[5]单神经元PID控制器组态元件设计及应用[D]. 邓潇.福州大学 2014
[6]基于PCS7的H-酸生产DCS系统的设计与开发[D]. 徐伟华.华东理工大学 2014
[7]基于神经网络及粒子群算法的锅炉燃烧过程建模与仿真[D]. 韩冷.哈尔滨理工大学 2012
[8]改进粒子群优化算法的研究及其在控制系统设计中的应用[D]. 谢元平.北京化工大学 2011
[9]免疫遗传算法PID参数整定在TRT控制系统中的应用[D]. 陈峰.湖南工业大学 2007
[10]模糊单神经元自适应PSD控制在汽温控制中的应用[D]. 李燕.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：2960833
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连续过程控制工艺流程图
图 2 连续过程控制系统 SDG 模型Fig.2 SDG model of continuous process control system2.2 具有回收工艺的连续过程控制策略A、B、C 进料比直接影响产物浓度的最大值和最终产量，同时考虑到系统的稳态、产量、能耗和安全。因此，设计了改进型串级-比值控制，以实现原料的回收，严格保证物料配比，同时对催化剂 C 流量、反应器液位及温度、闪蒸罐压力及液位、预热器出口流量温度、冷凝罐液位等控制回路进行设计，其中核心算法为 PID。2.2.1 具有回收工艺的液位及原料 A、B 串级-比值控制回路传统的连续过程控制策略中，原料 A 进入系统进行反应，其过量部分经闪蒸罐精馏排出，没有进行回收利用，造成物料浪费，系统产量偏低[4, 29, 36, 38]。为此，从材料回收的角度，设计了具有回收工艺的改进型串级-比值控制策略，在考虑物料比值的同时控制液位，并对于多余的物料进行回收利用，提高能源利用、生成物产量。
图 3 具有回收工艺的混合罐液位及原料 A、B 流量串级-比值控制回路Fig.3 Cascade-ratio control loop for mixed tank liquid level and raw material flow Aand B with recyclingprocess比值控制器由初始状态运行到设定值需要一定时间，此刻流量存在波动，A、B 配比并不是严格的 3:1。为此，加入乘法器和加法器对常规的串级-比值控制进行改进，在具体实施时，分为回收前和回收后两个部分，在未进行物料 A 循环回收前，分别将 OP1置为 1.0、OP2 置为 0.0、FIC1102 设置为手动且输出为定值，以阀门的比值关联严格控制出料从而达到配比。检测到冷凝罐的液位达到设定值，开始回收，循环回收物料 A 流量的加入将打破原有的平衡状态，分别将 OP1 置为 0.0、OP2 置为 1.0，且原料 B 的控制器 FIC1102 置为自动，FV1101 与 FV1102 间的比值控制断开，此时 A 总流量（包含回收部分）的 1/3 作为 FIC1102 的设定值，控制器完成无扰动切换，不仅严格控制配比和混合罐液位，而且实现物料回收。2.2.2 催化剂 C 流量单闭环比值控制回路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PCS7的聚合反应器温度复合控制系统设计[J]. 杨勇,张菁,钱潇潇,尹腾飞,徐鹏飞. 计算机测量与控制. 2018(12)
[2]基于OPC技术的水箱实时监控系统[J]. 李欣,雷菊阳. 自动化仪表. 2018(12)
[3]基于PCS7的工业生产连续过程控制系统的设计与实现[J]. 刘力溥,袁建华,陈庆,史振利,吴涛,冯博才. 工业控制计算机. 2018(07)
[4]连续反应器系统动态分析与控制[J]. 荣盘祥,郭祥迁,孙国兵,张亮,郝钢. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]PCS7控制系统在分布式能源站中的应用[J]. 邱亚鸣,姚峻,胡静,于会群,彭道刚. 浙江电力. 2018(05)
[6]基于SIMATC PCS7的化工反应釜综合控制系统设计[J]. 宋玉琴,李超,程诚,赵洋. 自动化技术与应用. 2018(05)
[7]基于STEP7和WinCC的过程控制仿真实验设计[J]. 盖文东,曲承志,刘杰,张宁,张婧. 实验室科学. 2018(01)
[8]基于模糊单神经元PID控制在煤炭分拣机器人中的应用[J]. 鲍树国. 煤炭技术. 2018(01)
[9]Development of an Internet and Fuzzy Based Control System of Manufacturing Process[J]. Hanane Zermane,Hayet Mouss. International Journal of Automation and Computing. 2017(06)
[10]无模型自适应算法在连续反应釜控制系统中的应用[J]. 张明财,高丙朋,冯琳欢. 化工自动化及仪表. 2017(12)
硕士论文
[1]变增益的单神经元PID控制在制浆造纸过程的研究[D]. 黄亚南.南京林业大学 2017
[2]基于神经元自适应PID的电液伺服加载控制系统研究[D]. 冉巍.吉林大学 2017
[3]基于SIMATIC PCS7废有机溶剂回收控制系统设计[D]. 陈安钢.东华大学 2016
[4]基于神经网络PID可重构机械臂运动控制方法研究[D]. 于园园.哈尔滨工程大学 2016
[5]单神经元PID控制器组态元件设计及应用[D]. 邓潇.福州大学 2014
[6]基于PCS7的H-酸生产DCS系统的设计与开发[D]. 徐伟华.华东理工大学 2014
[7]基于神经网络及粒子群算法的锅炉燃烧过程建模与仿真[D]. 韩冷.哈尔滨理工大学 2012
[8]改进粒子群优化算法的研究及其在控制系统设计中的应用[D]. 谢元平.北京化工大学 2011
[9]免疫遗传算法PID参数整定在TRT控制系统中的应用[D]. 陈峰.湖南工业大学 2007
[10]模糊单神经元自适应PSD控制在汽温控制中的应用[D]. 李燕.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：2960833
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