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基于PLC的焚烧炉炉温控制系统研究与应用

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 课题主要研究内容

第二章 焚烧炉控制系统工艺研究

2.1 焚烧炉燃烧工艺概述

2.1.1 焚烧炉焚烧技术特点

2.1.2 焚烧原理

2.1.3 焚烧炉系统组成

2.2 焚烧炉控制系统炉温控制难点

2.3 基于模糊的焚烧控制技术

2.4 模糊控制的控制信号处理

2.4.1 模糊语言变量确定

2.5 炉温控制模型建立

2.6 本章小结

第三章 控制系统硬件设计

3.1 控制系统总体构架

3.2 控制系统硬件选型

3.2.1 上位机选型

3.2.3 ET200M远程I/O站硬件选型

3.3 控制柜供电设计

3.4 现场检测元件选用

3.4.1 现场温度元件选用

3.4.2 现场分析元件选用

3.4.3 现场压力元件选用

3.4.4 现场检测元件双重冗余设置

3.5 控制系统与WinCC通信实现

3.6 控制系统与DCS通信实现

3.7 本章小结

第四章 控制系统软件设计

4.1 控制器软件开发

4.2 控制程序设计

4.2.1 燃气管道检漏程序

4.2.2 焚烧炉启炉控制程序

4.2.3 焚烧炉运行中控制程序

4.2.4 焚烧炉停炉控制程序

4.3 上位机WinCC软件设计

4.3.1 管理权限设计

4.3.2 登录界面设计

4.3.3 工艺流程界面设计

4.3.4 报警记录界面设计

4.4 控制系统冗余功能设计

4.5 Web发布功能实现

4.6 本章小结

第五章 焚烧过程的模糊控制系统设计

5.1 模糊PID控制在MATLAB中的实现

5.2 MATLAB与WinCC通信的实现

5.2.1 OPC通讯技术

5.2.2 WinCC与MATLAB数据通信实现

5.3 模糊PID算法在工程中的应用

5.4 调试现场出现问题及解决方案

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

致谢

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摘要

焚烧炉炉温控制系统具有强耦合性,大滞后性,非线性和多变量等特点。在实际控制中,单一的PID控制难以达到满意效果,造成焚烧炉的燃烧效率低,燃料能源消耗大,燃烧过程不稳定等问题。
  论文首先介绍了焚烧炉控制系统的工艺和控制要求,确定控制系统的总体方案。然后详细阐述了控制系统硬件选型及软件设计。控制系统采用软冗余结构来提高系统的容错率,使系统更加稳定可靠。利用WinCC的Web发布功能,使控制系统可远程监控,提高了系统的操作柔性。
  炉温控制是焚烧炉控制系统的核心环节,针对焚烧炉燃烧过程中存在的大滞后,非线性和多变量问题,对焚烧炉结构、特性进行分析的基础上,利用物理机理建模法建立炉温控制数学模型。在自整定模糊PID算法基础上,通过OPC技术使MATLAB处理复杂数据和WinCC服务器实时采集数据的优点相结合,实现上位机监控软件WinCC服务器与MATLAB客户端的数据交换,使PID控制器参数得到优化,最终精确控制燃气来调节炉膛温度。仿真证明,和常规的PID控制相比,炉温控制的稳定性、精度、抗干扰能力均得到提高。

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