发布时间 : 星期日 文章基于smpt1000西门子pcs7的锅炉综合过程控制本科论文 - 图文更新完毕开始阅读b73c7d5e82c4bb4cf7ec4afe04a1b0717ed5b351
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然成功的应用到许多先进复杂系统中去。模糊控制第一步先通过对系统被调量采样得出的实际信号量：然后将这些实际信号量通过数据转换，得到模拟量；通过查表得出模糊决策；最后，根据模糊决策，得到控制信号，并将其送到执行机构去控制调节。模糊控制的控制效果是否精确，取决于决策表的编制是否合理。决策表总结了专业人员的技术经验及思维模式，使得系统更适合控制要求。
如今，自控技术已成为锅炉控制不可或缺的一部分，它是提高锅炉整体性能，保持其高效环保运行的重要技术。但是，锅炉设备具有非线性、时变特性，同时，主流控制技术存在多种缺陷，比如滞后性和惯性。这些因素导致锅炉系统，在当前时期仍不能实现全自动化控制。现在，PLC的各方面都有飞跃地发展，比如，模拟、仿真、高等运算算法及通讯网络方面，并逐渐适应国内石油化工、轻工业、汽车制造业、机械制造业及精细加工等领域均有较好的应用。介于PLC仪表工控功能逐渐提高，对电池要求较DCS低，
用于回路控制有较好的效果，并有自动，半自动，手动等操作，PLC在某些领域逐渐替代了独占鳌头的集成控制DCS，比如，在化工领域锅炉控制上，PLC就有就好的应用效果。PLC不仅具有传统的PID控制模块，还结合计算机高级运算算法进行智能控制，比如，模糊控制、神经系统控制、及其他先进控制。在燃烧系统上，利用模糊控制原理，采用模拟信号，采集炉温，建立控制查询表，根据温度偏差输出变频器变化信号， 有效控制炉温。神经系统在这一方面也有应用，将PID的参数设为BP神经网络输出，调节神经网络W值，实现网络自我学习的功能，精确调整控制参数，达到控制效果。自适应控制在炉温控制上，也取得较好的成果。首先建立控制系统数字模型，再结合自适应PID控制算法，得出控制结论，精确稳定控制炉温。
针对锅炉是1个多输入和多输出的系统，具有非线性、强耦合、大滞后等特点，本设计在分析其工艺流程和动态特性的，结合安全、稳定等控制要求基础上，综合考虑节能减排的要求，提出了锅炉系统的综合自动控制方案，包括: 汽包水位控制系统、燃料流量控制系统、烟气氧含量控制系统、炉膛负压控制系统、过热蒸汽出口压力控制系统、过热蒸汽出口温度控制系统、过热蒸汽出口压力控制系统、过热蒸汽出口流量控制系统等 7个部分。并采用版本为V8.0 up1的PCS7过程控制系统和高级多功能实训过程控制系统(SMPT－1000)的锅炉单元实施已经设计好的控制方案，由PCS7 中提供的连续功能图CFC 与顺序功能图 SFC 实现该方案从冷态开车到最终达到稳态整个过程，并用wincc
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实施在线监控。实验结果证明，该锅炉系统控制方案能够保证整个开车过程的平稳运行，不仅满足了控制要求，还具有一定的抗干扰性。
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2 仿真设备与软件的介绍
2.1 SMPT-1000仿真设备
在本次课题设计中，所用到的是仿真设备是Super Multifunction Process Control Training System 即SMTP-1000，它是最新一代的高级多功能过程控制综合实训系统，一个包括多种工业生产工艺的一套仿真系统，有锅炉和蒸发器组成的水汽热能全流程，可拆分为以下六种生产工艺过程：
设备级和单员级工艺流程
1. 非线性液位与离心泵系统工艺流程 2. 动力除氧系统工艺流程 3. 高阶换热系统工艺流程 4. 加热炉工艺流程
水汽热能全流程工艺 1. 锅炉系统工艺流程 2. 蒸发器工艺流程 2.1.1 SMPT-1000硬件组成
SMPT-1000运用高精度动态仿真技术,将实际工业装置的各种对象特性用数字化手段完整地在小型化半实物实验装置上得到再现。由于实验对象特性与工业装置完全一致,多种信号与通信方式、数十个检测点与十多个执行机构可自由地设计、探索各种控制算法与方案,更加真实地模拟了实际工业现场的操作场景。
1. 流程设备盘台：
SMPT-1000由小型流程设备操作台、数字式软仪表与接口硬件、系统监控软件和过程模型软件4部分组成。这4部分通过小型实时数据库和实时数字通信协调运行,完成复杂的半实物模拟实验。SMPT-1000采用空间立体分布设计,所有变送器、执行器均分布在实际位置,具有很强的工业感。调节阀管路设计符合工业现场,安装了前、后阀和旁路 阀,可以模拟调节阀故障,调节阀特性可以在快开、线性、等百分比、抛物线4种特性中任何选择。
本系统采用动态定量数学模型模拟真实工艺流程,并提供各变量的当前值。该实验
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系统的最大特点就是每个反应设备和执行机构的参数均可以改变,以便模拟各类真实的工况场景。为满足设计、组合多种多样的控制方案,以及获取被控参数曲线等需求,系统 还自行开发了专用的VC+ +控制系统图形组态软件。
2. 控制方式：
SMPT-1000可以通过AI/AO、DI/DO、Profibus、OPC与各种PLC、DCS或工业控制计算机等控制器相连,同时配备有操作与联锁停车控制台。与西门子的PCS7可以组成现场站、控制站、操作站三级完整的工业控制环境。本文采用Profibus-DP方式完成过程控制实验开发。Profibus-DP的设计可代替制造自动化中传统的24 V并行信号传输,过程自动化中4～ 20 mA或HART模拟信号传输。
SMPT-1000全部设备运用动态的仿真技术，完整地保留了对象动态特性，涉及到的燃烧和换热等环节，均实现锅炉过程数字化，并能将其完整的体现出来，如图2.1。
图2.1 SMPT-1000各部分组件图
2.1.2 SMPT-1000软件系统
SMPT-1000软件系统包括上位机软件SMPTLAB，实时仿真引擎软件SMPTRUNTIME，
以及其他软件和硬件接口软件。
1. 上位机软件SMPTLAB