基于模糊控制理论的热油炉控制系统研究

摘要

能源短缺和大气污染已成为当今世界共同面临的两大难题。随着我国工业的迅速发展，国内能源短缺和大气污染问题日趋严重，如何在工业生产的各个环节解决好这两个问题，已成为我国可持续发展战略的一个重要组成部分。 热油炉系统与其它一般的工业锅炉系统一样，也是一个复杂的时变动态过程，具有多变量、强耦合、非线性、大滞后等特点，传统的PID控制算法很难取得理想的控制效果，造成锅炉燃烧效率低、能耗高，燃烧不稳定、烟气排放难以达标等。因此，对热油炉系统的燃烧过程进行控制，以在稳定、达标的前提下达到高效、低耗运行的目的，是一个极富实际意义的课题。 热油炉燃烧过程中，送风量与燃油量的比值控制，是提高燃烧效率、稳定燃烧的关键。本文以济南正吴公司聚酯项目中的热油炉燃烧控制系统为研究对象，针对燃烧过程的“空燃比”控制问题进行研究，采用一种变形结构的模糊PID控制器对其进行控制，取得了良好的使用效果，大大提高了热油炉的燃烧效率，实现了经济、稳定燃烧。该控制器具有良好的动静态性能，动态响应速度快、静态无余差。同时，由于该控制器实现简单，非常适合在PLC上完成，因此在工程上有非常高的实用价值。 采用IPC+PLC形式的系统结构，保证了控制系统的先进性和可靠性。PLC的应用符合现代工业的标准化和模块化潮流，安装使用简单、工作可靠，且易于进行功能扩充和系统升级。采用IPC实现了参数的集中显示和操作，提高了运行和管理效率，顺应了现代工业控制向智能化、网络化和集成化方向发展的趋势。 此外，采用变频调速来控制鼓风机的送风量，也取得了十分明显的节能效果。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题来源及意义

1.2热油炉控制系统的发展及现状

1.3热油炉燃烧控制的难点

1.4本课题的主要研究内容

第二章热油炉燃烧控制系统的设计

2.1热油炉工艺过程概述

2.1.1热油炉工艺过程

2.1.2燃烧过程对象特性分析

2.1.3燃烧过程热效率分析

2.2模糊比例+串级PID控制

2.2.1模糊逻辑控制器设计方法分析

2.2.2模糊控制器的结构

2.2.3模糊PID控制器的仿真

2.2.4模糊比例+串级PID控制器的实现

2.2.5性能评价

2.3小结

第三章风机变频调速控制

3.1系统分析

3.1.1风机特性

3.1.2风机变频调速节能原理

3.2系统构成

3.3控制方式和软件实现

3.4运行效果

第四章热油炉的联锁和逻辑控制

第五章控制系统的硬件与软件设计

5.1可编程控制器的特点

5.2 S7-300的硬件结构

5.3热油炉控制系统的硬件构成

5.3.1系统分析

5.3.2 S7-300硬件配置

5.4 S7-300的编程环境与循环扫描

5.4.1 S7-300 PLC的编程环境

5.4.2 S7-300 PLC的循环扫描工作过程

5.5 PLC软件设计

5.5.1程序结构

5.5.2控制算法流程

第六章PLC系统的抗干扰设计

6.1电磁干扰源及对系统的影响

6.1.1电磁干扰的主要来源

6.1.2来自系统外引线的干扰

6.1.3来自PLC系统内部的干扰

6.2 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计

6.2.1 PLC设备的选型

6.2.2综合抗干扰设计

6.3 PLC控制系统主要抗干扰措施

6.3.1电源部分的抗干扰措施

6.3.2输入输出信号的抗干扰措施

6.3.3外部配线的抗干措施

6.3.4硬件滤波及软件抗干扰措施

6.3.5正确选择接地点完善接地系统

第七章基于WinCC的通讯和监控系统设计

7.1组态软件介绍

7.2 WinCC的编辑器

7.3基于WinCC的网络通讯设计

7.4监控系统设计

第八章结论

参考文献

致谢