常压蒸馏实体仿真装置控制系统的设计与研究

摘要

石油炼制工业在国民经济中属于重要产业之一，石油对任何一个国家都有着极大的影响。原油蒸馏不仅是石化企业中的重要生产环节，也是整个石化生产流程中的龙头环节，常压蒸馏装置作为原油蒸馏中操作复杂、耗能大的生产环节之一，该装置生产水平的高低直接影响着企业的经济效益。石化企业现在面临的问题就是如何培养大量新入职的操作人员和技术人员，使他们尽快地熟悉自己的岗位，提高他们的实践经验和合作能力，能够独立操作和管理。鉴于此，本文在分析常压蒸馏生产工艺及特点的基础上，结合控制理论、机械、仪表、计算机、软件工程等方面的相关知识，面向石化企业和职业院校设计了一种常压蒸馏实体仿真培训装置的控制系统。本文的主要研究内容如下：
　　首先，简单叙述了国内外石油化工企业生产培训装置的发展和研究现状，在具体分析常压蒸馏生产工艺的基础上，从系统功能入手，以西门子的中小型PLC S7-300作为逻辑控制器并设计了常压蒸馏实体仿真装置控制系统的硬件系统，包括主要设备的选择以及控制电路的设计。
　　其次，针对初馏塔电加热炉温度控制系统对原有的PID控制算法进行了改进。先详细分析了模糊PID算法的理论，之后提出了一种基于遗传算法优化量化因子和比例因子的模糊PID控制器，并在Matlab仿真软件中对控制算法进行了仿真分析，验证了控制器的可行性。
　　最后，完成了人机界面的设计。设计采用组态王6.53进行二次开发，工程人员通过其可以直接观察到生产的工艺流程、查看系统运行信息、进行数据处理、参数的修改等等。经过现场调试确保系统正常运行的情况下，通过对比组态王曲线发现模糊PID的控制效果优于PID控制，更加适用于本控制系统。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要内容和章节安排

第2章 常压蒸馏生产原理及工艺流程

2.1 装置简介

2.2 常压蒸馏生产原理

2.3 常压蒸馏装置工艺流程

2.4 本章小结

第3章 常压蒸馏实体仿真装置控制系统硬件设计

3.1 系统控制思想

3.2 PLC的简述与硬件设计

3.3 控制电路设计

3.4 本章小结

第4章 基于遗传算法的模糊PID在加热炉上的应用

4.1 PID控制理论

4.2 模糊控制理论

4.3 遗传算法理论

4.4 基于遗传算法的模糊PID控制系统的设计

4.5 MATLAB仿真与分析

4.6 STEP7系统

4.7 本章小结

第5章 上位机监控软件开发

5.1 组态王组态软件

5.2 系统调试与分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢